佐治亞理工學院開發混合陶瓷聚合物電解質 以提高固態電池安全性和性能
時間:2023-06-08 09:29來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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目前常用的鋰離子電池采用電解液，如果受到損壞，很容易發生熱失控和起火。據外媒報道，未來基于陶瓷-聚合物混合電解質的固態鋰離子電池，有望提供更大的儲能、更快的充電速度、更高的電化學和熱穩定性，同時克服早期固態電池存在的諸多技術挑戰。
佐治亞理工學院（Georgia Tech）的研究人員致力于加深對混合電解質的基本理解。這些成分在電極之間傳遞電荷，從而產生電流，使電池可以為電動汽車供電，然后再充電。佐治亞理工學院研究所（GTRI）首席研究科學家Ilan Stern表示：“研究人員已證明可以制造這些混合固態電解質，并將其置于紐扣電池中，以展示高性能和高穩定性。此項研究表明，基于這些陶瓷-聚合物混合材料有望實現固態電池創新。下一步是將這項技術整合到電動汽車使用的軟包電池中。”
研究人員探討一種名為磷酸鋰鋁鍺（LAGP）的電解質。利用一種名為聚DOL的聚合物成分來包圍LAGP電解質，可以提供遠超過現有陶瓷電解質的內部離子導電性，而且不易燃。
研究人員認為，傳統的陶瓷電解質具有安全性和儲能優勢，但在與電極接觸以傳遞離子電荷方面存在局限性。通過加入聚合物，可以大幅改善電極和電解質之間的界面接觸，同時保持陶瓷的大部分優點。Stern表示：“與電解液大為不同的是，混合電解質具有電化學穩定性、熱穩定性和機械穩定性。另外，固態電池采用鋰金屬負極，容量上限明顯提高。確實稱得上是兩全其美。”
這種混合陶瓷-聚合物電解質看起來像一個冰球，但比純陶瓷更耐用。Stern表示：“即使出現微裂縫，聚合物也會提供支架，以確保其結構完整性。”
這項研究基于小型實驗室規模電池，并已取得良好結果。研究人員計劃進一步開發和測試，以實現大規模制造。
除了展示這項技術的潛力，該團隊還針對電池運行進行建模，以幫助指導未來的技術發展，并評估混合電解質固態電池的潛在生命周期。未來的目標之一是將該技術整合到供應鏈中，不再依賴來自世界沖突地區的材料，并評估鋰金屬和硅等新電極材料以取代標準石墨。
固態電解質具有諸多優勢，但是仍然存在挑戰。因為混合電解質系統的制造過程更為復雜，必須徹底研究材料之間的電、機械和化學相互作用。Stern表示：“事情越復雜，需要了解的問題就越多。”
(責任編輯：子蕊)
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