華裔科學家取得固態(tài)電池技術(shù)新突破：鋰離子電池能量密度翻倍
2019年12月09日 8:33 6765次瀏覽 來源： 前瞻網(wǎng) 分類： 鋰
澳大利亞迪肯大學（Deakin University）的兩位華裔科學家已經(jīng)使用一種常見的商用聚合物來制造固態(tài)電解質(zhì)，從而為固態(tài)鋰電池能量密度翻倍打開了大門，并使它們免于像此前三星手機那樣的電池著火或過熱爆炸。
該大學前沿材料研究所的研究員Fangfang Chen博士和Wang Xiaoen Wang博士說，這意味著鋰離子電池將不再具有著火危險，因為其中使用的揮發(fā)性液體電解質(zhì)將被固體聚合物材料代替。
2017年4月，得克薩斯大學的兩名研究人員宣布了一種不會燃燒的低成本全固態(tài)電池，其中一位是鋰離子電池的共同發(fā)明者John Goodenough。
Chen博士說，二人重塑了聚合物與鋰鹽相互作用的方式，消除了傳統(tǒng)鋰電池通常高度易燃的特性。當前普遍使用的揮發(fā)性高的液態(tài)電解質(zhì)，將被固體聚合物材料代替。
“我們用來使電池工藝更安全的所有產(chǎn)品已經(jīng)向市場推出。聚合物被用作電池導體已有50多年的歷史，但我們是第一個使用現(xiàn)有商業(yè)化聚合物的產(chǎn)品，以一種改進的方式。”
“我們的研究結(jié)果表明，下一代電池將更加安全，并且性能將更加出色。”
“從我們發(fā)現(xiàn)的結(jié)果來看，這種電解質(zhì)將使我們能夠使用鋰金屬陽極，這將使未來的電池使用壽命是目前一次充電的兩倍。另外，電池的體積和重量也可以減少一半，而不會影響正常性能的時間。”
Wang博士說，這可能是使鋰電池能量密度增加一倍的一種方法，在商業(yè)環(huán)境中，目前鋰電池的能量峰值達到約250 Wh/kg（特斯拉的Model 3電池組中）。將其提高到500 Wh/kg可以擴大電動車續(xù)航里程。
Chen博士表示，這一發(fā)現(xiàn)可能會改變?nèi)粘Ｉ钪须姵氐奶幚矸绞健?ldquo;我們通過使鋰離子與聚合物弱結(jié)合，形成固體聚合物電解質(zhì)來做到這一點。我們相信，這是科學界中無液體且有效地運輸鋰離子的第一個明確和有用的例子。”
據(jù)他們設(shè)想，未來可以將電池相關(guān)設(shè)備安全地裝在飛機行李中，或者電動汽車不會像現(xiàn)在這樣對駕駛者或緊急服務人員構(gòu)成火災危險。
該過程已在紐扣電池中得到證明，下一步是將電池擴大到更大的應用范圍，例如用于智能手機、電腦和電動車。Wang博士表示，已經(jīng)在澳大利亞迪肯大學一流的電池技術(shù)研究和創(chuàng)新中心開始了袋式電池的制造和測試。“一旦達到袋式尺寸，我們希望吸引與行業(yè)合作伙伴的合作。”
論文已經(jīng)發(fā)表在在同行評審的《焦耳》（Joule）雜志上。
責任編輯：周大偉
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