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固态锂电池技术新突破 商用已近在眼前

2021-10-07 10:00:00

有外媒报道,有电池研究团队的人员成功研发了一款基于硫化物的超离子导体,可作为固态电池使用的一种高性能固态电解质。此种新材料能够在室温下,让锂离子的电导率达到10.2 mS/cm,可与典型锂离子电池中使用的液态电解质相媲美。

此外,该研究团队还研发了一种新型合成技术,可以将现有合成技术的处理时间缩短三分之一以上。预计该项技术将极大地加速超离子固态电解质材料的量产,促进全固态电池的商业化。

目前,基于液态电解质的锂离子电池主要用于电动车和储能设备。不过,由于此种电池的安全问题被屡次提及,人们对现有采用易燃液态电解质的电池的各种担忧也有所增加。为了解决这一安全问题,全固态电池技术引起了极大的关注。不过,与锂离子可以自由移动的液态电解质不同,由于锂离子的移动被限制在一个坚硬的固态晶格中,固态电解质的锂离子电导率只有液态电解质的1/10至1/100。这一点也成为研发固态电池技术中最重要、最困难的挑战之一,而且也有巨大的技术和经济价值。

对于固态电池技术这方面的缺点,电池科研研究人员采用一种称为硫银锗矿的硫化物晶体结构,研发出一种具有超强导电性的固态电解质。同时,由于该晶体结构的锂离子浓度高且结构稳定,因而具有很高的应用前景。不过,由于该结构的独特性,将锂离子困在一个位于硫银锗矿晶体的八面体笼中,其锂离子电导率仍然低于4 mS/cm。

为了克服这个缺点,科研人员又研发了一种新型锂离子通道,通过应用一种技术,在特定的原子位置上,选择性地替换掉一种卤素元素——氯,从而让锂离子能够穿越该八面体笼,让新型固态电解质材料的锂离子电导率达到了10.2 mS/cm,与室温下传统液态电解质相当,而且在各种电池工作条件下仍能保持电化学稳定性。

随着固态电池技术的不断发展和成熟,看样子,固态锂电池进入商用阶段已经不远了。

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