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青島能源所開發均質化正極材料實現全固態鋰電池重要突破
時間:2024-08-01 15:03來源:大眾日報 作者:綜合報道
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近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所科研團隊在全固態鋰電池領域取得重大突破。這一成果7月31日在國際學術期刊《自然·能源》發表。這項研究不僅提升了電池的性能，還為全固態鋰電池的商業化鋪平了道路。對開發高能量密度、長使用壽命的儲能設備，發展新型生產力，加快我國建設新型能源體系具有里程碑式的意義。
你可能聽說過手機、電腦和其他電子設備中使用的鋰離子電池。這些電池通過液體電解質來儲存和釋放能量。但是，科學家們正在研究一種新型電池——全固態鋰電池。這種電池使用固態電解質，而不是液體，這使得它們更安全，不會像液體電解質那樣容易泄漏或起火。
雖然全固態鋰電池聽起來很理想，但它們在實際應用中遇到了一些問題。主要問題是電池正極內部的不同材料（比如電極材料和電解質）在化學和物理性質上很難完美匹配，產生多種界面問題進而影響電池的能量密度和使用壽命。這就像讓不同性格的人一起工作，他們可能會互相干擾，影響整個團隊的表現。
為了解決這個問題，中國科學院青島生物能源與過程研究所崔光磊研究員帶領的團隊開發了一種新的材料——均質化正極材料（鋰鈦鍺磷硫硒）。與傳統材料相比，該材料存在以下幾個突出的優勢：
1.高電導率：這種新材料兼具高離子電導率、高電子電導率，比傳統的電池材料（層狀氧化物正極材料）高出1000倍以上。這意味著，即便不依賴導電助劑，正極也能順暢地完成充放電過程，顯著提升了電池的整體性能。
2.高放電比容量：新材料的放電比容量較高，超過了目前使用的高鎳正極材料。在相同的重量或體積下，新材料的電池能夠存儲更多的電能。不僅能夠讓電池在不頻繁充電的情況下持續運行更長時間，提高續航能力；而且減小電池的體積，有助于設計更緊湊的設備。
3.低體積變化：在充放電過程中，新材料的體積變化僅為1.2%，遠低于傳統材料（層狀氧化物正極材料）的50%。這種微小的體積變化有助于維持電池結構的穩定性，從而延長電池的使用壽命。
4.高能量密度：使用這種新材料的全固態鋰電池，其能量密度達到390瓦時每千克，是目前所報道長循環全固態鋰電池的1.3倍。
5.長使用壽命：使用該材料的全固態鋰電池可以實現大于10000圈的超長循環，電池在經過5000次循環充電后，仍能保持80%的初始容量。能夠更長時間提供更充足的電量。
文章標簽：
全固態鋰電池
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