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拜罗伊特大学开发超薄固态电解质 提高电池容量和稳定性

盖世汽车 Elisha 2023-01-06 12:05:28

盖世汽车讯 固态电池具有可靠性、耐久性和高能量密度,基本上优于使用液体电解质的传统锂离子电池。然而,固态电池也存在一定的局限性,影响了其在电动出行领域的大规模应用,比如正极和电解质之间的界面兼容性差,以及在室温下的离子电导性低。

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(图片来源:onlinelibrary.wiley.com)

据外媒报道,由德国拜罗伊特大学(University of Bayreuth)的Dr. Seema Agarwal教授负责的国际研究团队开发了一种解决方案,将聚合物陶瓷复合材料制成很薄的固态电解质。

这种固态电解质是一种聚合物和陶瓷纳米纤维的结合物。该复合材料类似于涂层,可用于正极的多孔表面,充满微小的空腔,形成与正极稳定接触的固体电解质,大约只有7微米薄。

与以前的固态电池相比,这种新系统的特点在于,电解质可以像外壳一样包裹着正极颗粒,从而明显改善界面性能,使其具有激活正极中的离子的额外优势。由于这一改进,新固体电解质增加了电池的储能容量。另一主要优势在于,这种超薄固态电解质与正极相互作用,大大增加了电池的运行可靠性。

Dr. Seema Agarwal表示:“传统的锂离子电池反复使用液体电解质,容易引发安全问题,比如电解液泄漏,导致电池短路。因为这类原因,手机、笔记本电脑和电动汽车已发生过很多严重的起火事故。另一问题在于负极上生长的枝晶,可能刺穿电解质,导致短路或起火。这种超薄复合固态电解质具有很高的热稳定性,可以大幅减少上述风险。”

该项研究的另一主要作者Dr. Sivaraj Pazhaniswamy表示:“使用具有热稳定性的固态电解质,而不是易燃的液体电解质,有助于充分利用锂负极材料。与传统液体电解质电池中使用的其他材料相比,锂具有诸多优势,如理论容量高和电化学电势低。这种新型固态电解质可与正极相互作用,并表现出卓越的性能。研究人员希望,通过类似的系统,优化电解质和负极之间的接触。”

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