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麻省理工學院開發全新電池電極 有望提高電池功率密度

2月
06
2020

2020年2月06日09時 cnBeta

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麻省理工學院一個研究小組宣布,他們已經開發出一種全新電池電極,可以生產出更強大的電池。這一突破是基於麻省理工學院稱之為「長期追求的目標」,即使用純鋰金屬作為電池的陽極。麻省理工學院的設計來自朱麗實驗室,是開發全固態電池概念的一部分。

該概念將在電池內部的兩個電極之間拋棄用作電解質的液體或聚合物凝膠。當前電池中的電解質允許鋰離子在充電和放電循環中來回運動。科學家說,全固態版本,比揮發性高,過去曾是鋰電池爆炸源的液體電解質更安全。

固態電池面臨的最大挑戰之一是,當它們充電時,原子在鋰金屬內部堆積,導致鋰金屬隨著充電而膨脹,金屬在放電過程中收縮。電池形狀這種反覆變化使固體很難保持恆定的接觸,並容易導致固體電解質斷裂或分離。

另一個挑戰是,當固體電解質與鋰金屬接觸時,沒有一種物質是化學穩定的,從而使其隨著時間的推移而降解。現在開發團隊使用了一種不同尋常的設計,使用了另外兩類固體,即「混合離子電子導體」(MIEC)和「電子和鋰離子絕緣體」(ELI)。這兩種材料在與鋰金屬接觸時都具有化學穩定性。

他們開發了一種三維納米結構,其形式為蜂窩狀六邊形MIEC管陣列,部分注入固體鋰金屬,形成電池的一個電極,每個電極管中都有額外的空間。當鋰在充電過程中膨脹時,它會填充管內的空位。在充電過程中,這種流動釋放了膨脹產生的壓力。ELI被用作MIEC壁和固體電解質層之間的「關鍵機械粘合劑」。

目前,開發小組正在規模化他們的發明。


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