華裔科學(xué)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 6522次瀏覽 來源： 前瞻網(wǎng) 分類： 鋰
澳大利亞迪肯大學(xué)（Deakin University）的兩位華裔科學(xué)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(xué)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(xué)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(dāng)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(dǎo)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?yán)m(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(xué)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(wù)人員構(gòu)成火災(zāi)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(yīng)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(xué)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(zé)任編輯：周大偉
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