中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)外媒報道，為了使電動汽車成為主流產(chǎn)品，需要更具成本效益、更安全、壽命更長的電池，而且在使用過程中不會爆炸或危害環(huán)境。美國佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的研究人員或已發(fā)現(xiàn)一種取代傳統(tǒng)鋰離子電池的方法。這種電池采用一種常見的材料——橡膠。
（圖片來源：佐治亞理工學院）
彈性體（或合成橡膠）具有優(yōu)異的機械性能，廣泛應用于可穿戴電子產(chǎn)品和軟機器人等消費產(chǎn)品和先進技術。研究人員發(fā)現(xiàn)，利用這種材料制成的3D結構，就像一條高速公路，能以優(yōu)異的機械韌性快速運輸鋰離子，從而延長充電電池的使用時間。
在傳統(tǒng)鋰離子電池中，離子通過液體電解質(zhì)移動。但是，這種電池具有不穩(wěn)定性，即使是輕微的泄漏，也容易發(fā)生爆炸或火災?？紤]到安全問題，電池行業(yè)開始轉向固態(tài)電池。固態(tài)聚合物電解質(zhì)因制造成本低、無毒、柔軟等優(yōu)點受到關注。然而，傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)的離子導電性和機械穩(wěn)定性差，無法保證固態(tài)電池可靠運行。
佐治亞理工學院喬治·W·伍德拉夫機械工程學院（George W. Woodruff School of Mechanical Engineering）的研究人員Seung Woo Lee表示：“大多數(shù)行業(yè)都專注于制造無機固態(tài)電解質(zhì)。但是，這種電解質(zhì)難以制造，價格昂貴，而且不環(huán)保?！盠ee所在的研究團隊發(fā)現(xiàn)了一種橡膠基有機聚合物，其性能優(yōu)于其他材料。
新穎的3D設計帶來能量密度和性能的飛躍
佐治亞理工學院的研究人員利用這種橡膠電解質(zhì)解決了常見問題，如鋰離子傳輸速度慢、機械性能差。關鍵突破點在于，這種材料可以在堅固的橡膠基體中形成三維（3D）互連塑料晶體相。這種獨特的結構，使其具有高離子導電性、優(yōu)異的機械性能和電化學穩(wěn)定性。
這種橡膠電解質(zhì)可以在低溫條件下通過簡單的聚合工藝制成，在電極表面形成堅固而光滑的界面。這些特性可防止鋰枝晶生長，支持離子更快地移動，使固態(tài)電池在室溫下也能可靠運行。Lee表示：“橡膠具有很高的機械性能，已經(jīng)得到廣泛應用。這將有助于制造出成本更低、更可靠、更安全的電池?！?
研究人員正在尋找提高電池性能的方法，通過更好的離子導電性，延長循環(huán)時間和縮短充電時間。目前已將電池的性能/循環(huán)時間提高了兩倍。研究人員Michael Lee表示：“更高的離子電導率，意味著可以同時移動更多的離子。通過提高電池的比能量和能量密度，可以提高電動汽車的續(xù)航里程?！?
這項工作可能會提高佐治亞州作為電動汽車創(chuàng)新中心的聲譽。作為與該院合作的一部分，全球能源石化企業(yè)SK Innovation正在資助深入研究這種電解質(zhì)材料，以開發(fā)比傳統(tǒng)鋰離子電池更安全、能量密度更高的新一代固態(tài)電池。SK Innovation最近宣布，將在美國佐治亞Commerce市建設一座新的電動汽車電池工廠，預計到2023年鋰離子電池年產(chǎn)量將達到21.5吉瓦時。
SK Innovation下一代電池研究中心負責人任Kyounghwan Choi表示：“全固態(tài)電池可以大幅提升電動汽車的續(xù)航里程和安全性。包括SK Innovation在內(nèi)的快速成長型電池公司相信，全固態(tài)電池實現(xiàn)商業(yè)化，將改變電動汽車市場的游戲規(guī)則?！?
