中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：據(jù)外媒報(bào)道，為了使電動(dòng)汽車成為主流產(chǎn)品，需要更具成本效益、更安全、壽命更長(zhǎng)的電池，而且在使用過(guò)程中不會(huì)爆炸或危害環(huán)境。美國(guó)佐治亞理工學(xué)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(jiàn)的材料——橡膠。
（圖片來(lái)源：佐治亞理工學(xué)院）
彈性體（或合成橡膠）具有優(yōu)異的機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于可穿戴電子產(chǎn)品和軟機(jī)器人等消費(fèi)產(chǎn)品和先進(jìn)技術(shù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，利用這種材料制成的3D結(jié)構(gòu)，就像一條高速公路，能以優(yōu)異的機(jī)械韌性快速運(yùn)輸鋰離子，從而延長(zhǎng)充電電池的使用時(shí)間。
在傳統(tǒng)鋰離子電池中，離子通過(guò)液體電解質(zhì)移動(dòng)。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(zāi)。考慮到安全問(wèn)題，電池行業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)向固態(tài)電池。固態(tài)聚合物電解質(zhì)因制造成本低、無(wú)毒、柔軟等優(yōu)點(diǎn)受到關(guān)注。然而，傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性和機(jī)械穩(wěn)定性差，無(wú)法保證固態(tài)電池可靠運(yùn)行。
佐治亞理工學(xué)院?jiǎn)讨巍·伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)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(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)。但是，這種電解質(zhì)難以制造，價(jià)格昂貴，而且不環(huán)保?！盠ee所在的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種橡膠基有機(jī)聚合物，其性能優(yōu)于其他材料。
新穎的3D設(shè)計(jì)帶來(lái)能量密度和性能的飛躍
佐治亞理工學(xué)院的研究人員利用這種橡膠電解質(zhì)解決了常見(jiàn)問(wèn)題，如鋰離子傳輸速度慢、機(jī)械性能差。關(guān)鍵突破點(diǎn)在于，這種材料可以在堅(jiān)固的橡膠基體中形成三維（3D）互連塑料晶體相。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其具有高離子導(dǎo)電性、優(yōu)異的機(jī)械性能和電化學(xué)穩(wěn)定性。
這種橡膠電解質(zhì)可以在低溫條件下通過(guò)簡(jiǎn)單的聚合工藝制成，在電極表面形成堅(jiān)固而光滑的界面。這些特性可防止鋰枝晶生長(zhǎng)，支持離子更快地移動(dòng)，使固態(tài)電池在室溫下也能可靠運(yùn)行。Lee表示：“橡膠具有很高的機(jī)械性能，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)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(guò)更好的離子導(dǎo)電性，延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間和縮短充電時(shí)間。目前已將電池的性能/循環(huán)時(shí)間提高了兩倍。研究人員Michael Lee表示：“更高的離子電導(dǎo)率，意味著可以同時(shí)移動(dòng)更多的離子。通過(guò)提高電池的比能量和能量密度，可以提高電動(dòng)汽車的續(xù)航里程?！?
這項(xiàng)工作可能會(huì)提高佐治亞州作為電動(dòng)汽車創(chuàng)新中心的聲譽(yù)。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(kāi)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(guó)佐治亞Commerce市建設(shè)一座新的電動(dòng)汽車電池工廠，預(yù)計(jì)到2023年鋰離子電池年產(chǎn)量將達(dá)到21.5吉瓦時(shí)。
SK Innovation下一代電池研究中心負(fù)責(zé)人任Kyounghwan Choi表示：“全固態(tài)電池可以大幅提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程和安全性。包括SK Innovation在內(nèi)的快速成長(zhǎng)型電池公司相信，全固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，將改變電動(dòng)汽車市場(chǎng)的游戲規(guī)則?！?
