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美国科学家研发半固态金属电极 可使能量密度翻易通贷理财倍还更稳定

2024-03-09 17:27:23 来源:倾延资

为智能手机、笔记本电脑和电动汽车供给下一代动力存储的很多潜在途径之一是运用固态电解质,以替代现在锂电池中运用的液态电解质。美国的一个研讨团队现已开发出了这种固态电池的原型,克服了这一范畴的一些要害妨碍,经过运用一种新颖的自愈合资料展现了安稳的高容量存储。 在今日的锂离子电池中,当电池充放电时,液态电解质带着锂离子在一对电极之间来回移动。假如电解质能够用固体资料替代,它能够使电池更安全,一起进步能量密度。试验证明,这种电池的储能才能是现在锂离子电池的两倍。

问题是,当电池循环时,一种叫做枝晶的触须状结构会在其间一个电极外表成长。跟着枝晶的成长,电池的寿数和效能都会遭到极大的影响,甚至有产生短路失效和起火的危险。因而,想出一种能够绕过这个问题的固态规划将是一个巨大的打破。

此次,来自麻省理工学院、得克萨斯州农工大学、布朗大学、以及卡内基梅隆大学的研讨团队,现已提出来一种恰当有期望的新处理计划。研讨人员开发了一种由钠-钾合金制成的半固态金属电极,并将其比作牙医的补漏资料。在具有结实特性的一起,这种新型资料还能够活动和成型。 据了解,这种资料有适量的耐性,所以当它触摸到固体电解质时,它就不会构成通常在彻底固态但更脆的电极资料中会呈现的细小裂纹,这种裂纹通常会导致枝晶的构成。

研讨人员表明,“咱们的初衷便是开发根据精心选择的合金电极,以便引进一种能够作为金属电极自愈成分的液相资料。”

在电池循环过程中,操作温度使资料保持在恰当的半固态状况,以习惯高电流,而不会构成枝晶。这还一起处理了迄今为止固态电池的另一个缺陷——超高的电流密度。

在当时的研讨者,科学家们供给了两种防止枝晶构成的规划思路,其一是将固态电解质与电极直接触摸、而另一种则是将液态金属合金夹在两者中心。 在这些试验性规划的前期成果的鼓动下,研讨人员现在正在研讨将该技能应用于不同固态电池结构的办法,并对其可能性持乐观态度。

研讨合著者、卡内基梅隆大学机械工程学教授 Venkatasubramanian Viswanathan 表明,“咱们以为可将这套计划转化并用于任何固态锂离子电池,而且包括从手持设备、EV动力电池、以及电动航空等广泛的范畴。”

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