新型全固態電池容量料翻10倍 電網存儲和電動汽車有望受益
時間:2021-09-27 18:20來源:財聯社 作者:黃君芝
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在追求新一代電池技術的過程中，有兩種非常有前途的途徑，即使用固態電解質而不是液態電解質，以及在陽極組件中添加硅以提高能量密度。一個新開發的架構將這兩項創新放在了一個設備中，形成一個安全、持久、有潛力存儲大量能量的固態電池。
多年來，科學家們一直被硅提供的能量密度所吸引，但苦于無法很好地將其納入應用。這個想法是用硅結合或完全取代用作陽極的石墨，從而可能存儲10倍的鋰離子。
然而，問題是硅會導致液態電解質迅速降解，電池很快就會失效，但這項新研究的作者認為，解決辦法可能在于使用固態電解質。
和硅陽極一樣，固態電解質是電池研究的另一個分支，可能會帶來一些令人興奮的可能性。攜帶鋰離子在電池兩極之間來回的傳統液體電解質是高度易揮發的，這限制了與其他潛在的高性能材料（如鋰金屬）的兼容性。固態電解質是解決這個問題的有希望的解決方案。
加州大學圣地亞哥分校的工程師們懷疑固態電解質可能會給硅陽極帶來一些類似的優勢。在鋰電池陽極中加入硅的努力一直受到硅顆粒大小波動的困擾，硅顆粒在設備充電和放電時會膨脹和收縮。再加上液體電解質不穩定特性，就會在電池循環時導致嚴重的容量損失。
該研究論文通訊作者Shirley Meng表示，“作為電池研究人員，解決系統中的根本問題至關重要。對于硅陽極，我們知道最大的問題之一是液體電解質的不穩定性。我們需要一種完全不同的方法。”
這種新方法包括對硅陽極的組裝方式進行一些調整，科學家們取消了通常使用的碳和粘合劑，并選擇了一種經過較少加工、更便宜的微硅。然后引入了一種基于硫化物的固體電解質來攜帶電荷，通過避免陽極上的破壞性相互作用，得到的電池被證明非常穩定。
據悉，這種新型硅酮全固態電池被描述為安全、持久且能量密集的。一個實驗室規模的全電池被證明可以進行500次充放電循環，同時保持80%的容量，證明了新設計的穩定效果。該研究成果已于近日發表在了《科學》（Science）雜志上。
研究人員表示：“固態硅技術克服了傳統電池的許多局限性。這為我們提供了令人興奮的機會，以滿足市場對更高容量的能量、更低的成本和更安全的電池的需求，特別是電網儲能。”
(責任編輯：子蕊)
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