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麻省理工學(xué)院開發(fā)全新電池電極 有望提高電池功率密度

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:環(huán)球網(wǎng) 發(fā)布時間:2020-02-06 瀏覽:

麻省理工學(xué)院一個研究小組宣布,他們已經(jīng)開發(fā)出一種全新電池電極,可以生產(chǎn)出更強大的電池。這一突破是基于麻省理工學(xué)院稱之為“長期追求的目標(biāo)”,即使用純鋰金屬作為電池的陽極。麻省理工學(xué)院的設(shè)計來自朱麗實驗室,是開發(fā)全固態(tài)電池概念的一部分。

該概念將在電池內(nèi)部的兩個電極之間拋棄用作電解質(zhì)的液體或聚合物凝膠。當(dāng)前電池中的電解質(zhì)允許鋰離子在充電和放電循環(huán)中來回運動??茖W(xué)家說,全固態(tài)版本,比揮發(fā)性高,過去曾是鋰電池爆炸源的液體電解質(zhì)更安全。

固態(tài)電池面臨的最大挑戰(zhàn)之一是,當(dāng)它們充電時,原子在鋰金屬內(nèi)部堆積,導(dǎo)致鋰金屬隨著充電而膨脹,金屬在放電過程中收縮。電池形狀這種反復(fù)變化使固體很難保持恒定的接觸,并容易導(dǎo)致固體電解質(zhì)斷裂或分離。

另一個挑戰(zhàn)是,當(dāng)固體電解質(zhì)與鋰金屬接觸時,沒有一種物質(zhì)是化學(xué)穩(wěn)定的,從而使其隨著時間的推移而降解?,F(xiàn)在開發(fā)團(tuán)隊使用了一種不同尋常的設(shè)計,使用了另外兩類固體,即“混合離子電子導(dǎo)體”(MIEC)和“電子和鋰離子絕緣體”(ELI)。這兩種材料在與鋰金屬接觸時都具有化學(xué)穩(wěn)定性。

他們開發(fā)了一種三維納米結(jié)構(gòu),其形式為蜂窩狀六邊形MIEC管陣列,部分注入固體鋰金屬,形成電池的一個電極,每個電極管中都有額外的空間。當(dāng)鋰在充電過程中膨脹時,它會填充管內(nèi)的空位。在充電過程中,這種流動釋放了膨脹產(chǎn)生的壓力。ELI被用作MIEC壁和固體電解質(zhì)層之間的“關(guān)鍵機(jī)械粘合劑”。

目前,開發(fā)小組正在規(guī)?;麄兊陌l(fā)明。

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