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    新型超薄三層陶瓷電解質 提高固態電池安全性和充電速度

    發布日期:2020-03-23  來源:SMM網訊

    核心提示:多年來,專家們一直將固態電池視為理想的下一代電動汽車電池技術。這種電池采用的是固態電解質,而不是易燃液體電解質,比目前的
     多年來,專家們一直將固態電池視為理想的下一代電動汽車電池技術。這種電池采用的是固態電解質,而不是易燃液體電解質,比目前的鋰離子電池更加安全。而且,固態電池用鋰金屬負極取代石墨負極,所以壽命更長,重量更輕,可以達到10倍的能量密度?,F在,福特、現代、日產、豐田和大眾等公司紛紛投資研究固態電池。 
           據外媒報道,Ion Storage Systems公司推出堅固、致密的陶瓷電解質。這種電解質只有10微米厚,與目前鋰離子電池中使用的塑料隔板厚度相同;并且與當前的液體電解質一樣,可以傳導鋰離子。
          該公司首席執行官Eric Wachsman稱,它克服了固態電池的兩個關鍵問題:電解質電阻高和載流量低。 此類電解質共分三層,中間一層是薄且致密的氧化鋰陶瓷(化學式為Li7La3Zr2O12),兩側是稍厚一點的多孔陶瓷層。多孔陶瓷層上的超薄氧化鋁涂層,有助于進一步降低電阻。 致密的中間層可以增加強度,防止陶瓷破碎;而且能夠防止產生鋰枝晶,讓電池更加安全。另外,多孔氧化鋁涂層允許鋰離子快速進入電解質?,F在,鋰離子電池中所產生的鋰枝晶,能夠刺穿薄薄的塑料隔板,造成短路風險。 Wachsman表示:“獨特的結構和界面處理方式,有利于降低電阻。
          高電阻一直是固態電池的難題。”因為鋰離子在電極和電解質之間傳輸順暢,所以,電池的電流密度高達10mA/Cm2。而且,在幾乎不產生枝晶的情況下,電池可以實現快速充電,“大約需要5到10分鐘。對固體電解質來說,這是前所未有的。”另外,該公司原型電池的能量密度約為300Wh/kg。目前,商用鋰離子電池的最大能量密度為250wh /kg。 Wachsman和馬里蘭大學能源創新研究所(University of Maryland Energy Innovation Institute)的研究人員,利用名為流延成型(tape casting)的傳統陶瓷制造技術,構建電解質結構,并進行高溫燒結。研究團隊之所以選擇氧化物基陶瓷,而不是硫化物基陶瓷或玻璃、塑料電解質,是因為在最大電壓范圍內,氧化物運行狀況良好,而且可以與鋰金屬負極和各類正極兼容。 目前,該公司正在其試點生產線上生產原型電池,現在已有幾家客戶有意合作。Wachsman稱,如果進行大規模商業化生產,電池的成本能滿足美國能源部$100/kWh的要求。
     

     
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