研究人员以溶液为基础合成固态电解质 推进固态电池商业化

未知 admin 2020-03-23 15:15

该电解质溶液是一种含有β-硫代磷酸锂(β-Li3PS4)的硫化物基材料。研究团队经由过程多种方法来合成这种材料,包含应用不合的亲核试剂、溶剂和机械支撑物,但最关键的肇端成分老是硫化锂(Li2S)和硫化磷(P2S5)。所产生的β-Li3PS4溶液很清澈,在干燥时形成异常平均的电解质层,可以直接沉积在硫化锂正极上。Liu说:“我们经由过程持续的过程来制造电池,而不须要分别制造零丁的层体,所以,不必辛苦处理异常薄的材料。”


(图源:spectrum)

盖世汽车讯 比起易燃的有机电解液,固态无机电解质本身不易燃;并且,用锂金属代替石墨作为负极,可使电池的能量密度大年夜幅晋升(高达10倍)。是以,固态电池有望成为电动汽车的冲破性技巧。然而,要将固态电池推向市场,仍面对很大年夜的问题,即若何制造出既稳定耐用又足够薄的电解质,来作为优胜的离子导体。在幻想情况下,这些电解质应当只有几十微米厚,类似于今天锂离子电池的隔板,然则大年夜多半固体电解质采取的是陶瓷材料,假如做得太薄,很轻易破裂。

据外媒报道,加州大年夜学圣地亚哥分校材料科学家Ping Liu,以及马里兰大年夜学和加州始创公司Liox Power研究人员,开辟了一种制造固态电池电解质的新技巧。在制造过程中,经由过程对溶液进行干燥,形成离子导电复合伙料,这种材料可同时作为电解质和正极涂层。

传统锂离子电池和固态电池制造技巧,平日是将单层电解质堆叠组合在一路。这种能源密集型技巧,须要用球磨机混淆粉末与粘合剂,然后将其锻造成板材,再经由过程高平和高压平台,进行烧结或压抑。Liu的办法解决了这些问题。别的,研究人员对β-Li3PS4溶液进行调剂,以防止枝晶发展,从而打造更安然的电池。

锂枝晶的形成,是因为电场不平均、外面化学或其他原因,导致锂离子在负极外面产生不平均沉积,从而形成针状崛起。假如任由枝晶形成,就会引起火警。CSIRO的Best称:“负极上长出来的枝晶,与正极接触,会引起局部过热,温度可能高达1500到2000摄氏度。”研究团队开辟的电解质,可与枝晶自发反响,形成惰性产品,有助于防止电池短路。Liu说:“这与伤口上长疤的过程异常类似。是以,我们称它为一种自我愈合和自我形成的机制。”

今朝为止,研究人员已经为这种独特的电解质制造技巧申请了五项专利。研究团队欲望,在将来两至三年内,以每千瓦时低于100美元的成本,制造出容量为2Ah的固态电池工作原型,接近今天大年夜多半智妙手机电池的容量,进一步推动固态电池的贸易化过程。


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