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盖世汽车讯 据外媒报道,最近,日本某研究小组通过连系硫酸锂和钌酸锂开发出一种新型电极质料,可提高全固态电池(ASSB)性能。锂离子电池想要实现大规模应用,需要具备高平安性和高能量密度,接纳无机固体电解质的全固态锂电池也不破例。行使高容量锂过量电极质料可进一步提高能量密度。然则,该方式从未应用于全固态电池。

全固态电池接纳高容量锂过量电极质料的难点在于其电极-电解质界面组织。研究人员通过使用LiSO将锂过量模型质料LiRuO非晶化,首次证实全固态电池中存在可逆氧氧化还原反映。LiRuO -LiSO基体的非晶态性子使得其能够包罗具有高导电性和延展性的活性子料,从而可提供具有电荷转移能力的优越界面,实现全固态电池稳固运行。

(图片泉源:Science Advances)

上个天下九十年代,商用锂离子电池(LIB)的发现标志着手艺革命的转折。从起搏器到电动汽车,现在轻量级可充电电池被普遍用于电子设备。然而,锂离子电池的日益普及也引发两个主要问题,平安性问题:电池未按更高尺度制造可能会发生故障;储量不足问题:锂元素在地壳中的含量较小,而现代手艺对锂元素的需求量较大。

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因此,科学家们正在寻找种种替换方案,使电池更平安、更可连续。日本大阪府立大学的Atsushi Sakuda副教授、Kenji Nagao博士及其应用化学系的同事一直致力于研究全固态电池(ASSB)。

ASSB与通例LIB之间的主要区别在于,前者使用固体而非液体电解质。LIB中的液体电解质高度易燃,电导率较低,还容易泄露,因此对照危险。而固体电解质稳固且具有不可燃特征,使得ASSB具备高平安性和高性能。由于ASSB无需隔膜或冷却系统,也可以被“微型化”。然则,由于电解质和电极活性子料难以实现有用接触,导致电池能量密度和电池性能降低。

Sakuda博士示意:“因此,寻找新型高效的电极质料是制造高能量密度ASSB的要害。”为解决上述问题,研究人员对电极身分进行了研究。电池中起决定作用的主要是电极中的活性物质:通过氧化还原反映失去或获得电子,从而实现电极与电解质之间的电荷转移。反映次数越多,电池中存储的电荷越多,其能量密度也就越高。

因此,研究人员通过组合两种锂化合物:硫酸锂(LiSO)和钌酸锂(LiRuO)开发出正极质料。该质料可为离子流动提供更多空间,从而实现电荷快速转移。添加LiSO还可以使整体结构更具延展性和非晶质,实现可逆氧化还原反映的同时还能进一步压缩该质料,因此大大提高电子和离子电导率,增强电池稳固性。

新型电池的可逆容量为270 mAh / g,性能优于大多数ASSB。研究人员希望通过将电极中的昂贵钌(Ru)元素换为一种性能相似但廉价的金属,进一步推动新型固态电池的生长,并信赖,其研究方式为制造下一代电池提供了坚实的基础。通过证实ASSB可以在电动汽车中平安使用,研究人员希望ASSB能成为下一代电池的主要候选产物。

(责任编辑:冉笑宇 )
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