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开发稳定电解质和电极界面的新方法 提高固态锂电池寿命

作者:Elisha 来源:盖世汽车资讯 发布时间:2022-3-22 18:35:47 浏览:

固态电池采用锂金属等固态电极和固态电解质,通常能量密度较高,可以避免起火风险。但是,固态电解质和两侧电极之间的界面具有不稳定性,大大影响了此类电池的寿命。有些研究尝试通过特殊涂层,改善层体之间的键合,却增加了制造费用。

据外媒报道,麻省理工学院(MIT)和布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Laboratory)的研究人员提出一种方法,可以在不使用任何涂层的情况下,实现同等或更好的耐久性。

这种新方法只需在关键制造步骤(名为烧结)中去除所有的二氧化碳(CO2)。在烧结过程中,需要加热电池材料,以使正极和电解质层(由陶瓷化合物制成)之间形成键合。空气中的CO2含量微乎其微(按百万分之一计),却能对此产生极大的有害影响。研究人员表示,在纯氧环境中进行烧结,所产生的键可与最佳涂层表面的性能相媲美,同时不需额外支付涂层成本。

之所以需要进行烧结,是因为将陶瓷层简单地压在一起,层体之间的接触很不理想,间隙太多,界面之间的电阻很高。陶瓷材料通常在1000℃或以上的温度下进行烧结,使一种材料中的原子迁移到另一种材料中,从而形成键。该研究团队的实验表明,在存在CO2的情况下,只要高于几百摄氏度,就有可能发生有害反应,增加界面阻力。即使只有微量的CO2也是如此。

研究人员证明,去除CO2,尤其是在烧结过程中保持纯氧气氛,可以在高达700℃的温度下产生良好的键合,而不形成任何有害化合物。据介绍,通过这种方法制造的电极和电解质界面,其性能可与以往文献报道过的最佳界面电阻相媲美。以往的研究需要通过额外的涂层步骤来实现,相比之下,这种方法可以减少额外制造过程,避免高昂的费用。

该团队将深入研究这种电池的性能,即如何在电池循环过程中长期保持这些键。此外,研究人员表示,这些新发现可能迅速应用于电池生产。这是一个相对简单的电池制造过程,不会造成太多的能量损耗,而且几乎不会增加成本。

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