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美國科學家用液態(tài)晶體當電池電解質 可讓電池更安全、更持久
時間:2020-11-28 16:24來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來源：phys.org）
在鋰離子電池充放電過程中，枝晶是一種具有破壞性的副產品。此類微小的沉淀物會在電池的陽極和陰極之間產生，隨著時間的推移而不斷堆積，最終縮短電池的壽命，更可怕的是，可能會導致電池起火。因此，為了尋求更安全、更持久的電池，尤其是用于電動汽車、卡車和飛機的電池，研究人員一直在探索抑制枝晶形成的方法。
據外媒報道，美國卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）的研究人員發(fā)現(xiàn)，電池中可以使用液態(tài)晶體作為電解質，并采用鋰金屬陽極，從而抑制枝晶生長。液態(tài)晶體是一種新型材料，具有與傳統(tǒng)液體和固態(tài)不同的特性，而能夠抑制枝晶是因為液態(tài)晶體的分子傾向于排列得十分有序。
該研究團隊還提出選擇液態(tài)晶體作為電池電解質的各種設計標準，而此類電解質能夠讓鋰金屬電池運轉良好。
該研究的首席作者Zeeshan Ahmad表示：“提升電池的能量密度對于實現(xiàn)交通運輸的大規(guī)模電氣化至關重要，雖然鋰金屬陽極是一種很有發(fā)展前途的方法，可以提高電池的能量密度，但是枝晶的形成又導致鋰金屬陽極受到安全性和循環(huán)壽命不足的困擾。”
此次發(fā)現(xiàn)基于該研究團隊之前的研究，此前他們曾利用固態(tài)電解質抑制枝晶生長。不過，雖然固態(tài)電解質在抑制枝晶生長方面表現(xiàn)很好，但其具有較慢的鋰離子電導率，并不能輕易地集成到目前的鋰離子電池中。另一方面，液態(tài)電解質雖然電導率較快，卻不能很好地抑制枝晶。
而液態(tài)晶體材料卻介于固態(tài)電解質和液態(tài)電解質之間，因為他們的排列具有某種定向順序，不過不是像固態(tài)電解質的位置順序。此外，液態(tài)靜態(tài)材料很容易就可集成到目前的鋰離子電池中，而且更安全，還自帶抑制枝晶的特點。
不過，液態(tài)晶體還有一個缺點，即穩(wěn)定性不如目前的液態(tài)電解質。研究人員的下一步是進一步測試該款液態(tài)晶體材料，使其能夠滿足未來電池的所有設計標準。
(責任編輯：子蕊)
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