作者：UniversitécatholiquedeLouvain

研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的高性能、安全的電池材料（LTPS），能夠?qū)⒊潆姾头烹娝俣忍岣叩狡駷橹箯奈催_(dá)到的水平。實(shí)際上，如果第一次試驗(yàn)得到證實(shí)，這種新材料將可以用于未來(lái)的電池，具有更好的儲(chǔ)能、更快的充放電速度和更高的安全性，適用于智能手機(jī)、電動(dòng)自行車(chē)和汽車(chē)等多種用途。

風(fēng)能或光伏等可再生能源是間歇性的。生產(chǎn)高峰不一定跟在需求高峰之后。因此，儲(chǔ)存綠色能源對(duì)于遠(yuǎn)離化石燃料至關(guān)重要。光伏電池所產(chǎn)生的能量在白天儲(chǔ)存起來(lái)，在有風(fēng)的時(shí)候利用風(fēng)力發(fā)電，以備日后需要時(shí)使用。

我們現(xiàn)在有什么？

鋰離子技術(shù)是目前性能最好的電池儲(chǔ)能技術(shù)。鋰離子電池用于小型電子產(chǎn)品（智能手機(jī)、筆記本電腦），是電動(dòng)汽車(chē)的最佳選擇。他們的缺點(diǎn)？例如，由于制造問(wèn)題，鋰離子電池會(huì)著火。這部分是由于當(dāng)前電池中存在液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)。這些有機(jī)電解質(zhì)是電池所必需的，但極易燃燒。

解決方案？從液態(tài)易燃電解質(zhì)轉(zhuǎn)換為固態(tài)（即轉(zhuǎn)換為“全固態(tài)”電池）。這是一個(gè)非常困難的步驟，因?yàn)楣腆w中的鋰離子比液體中的鋰離子流動(dòng)性差。這種較低的移動(dòng)性限制了電池在充電和放電速度方面的性能。

UCLouvain的發(fā)現(xiàn)

科學(xué)家們一直在尋找能夠使這些未來(lái)的全固態(tài)電池成為可能的材料。來(lái)自加州大學(xué)的研究人員最近發(fā)現(xiàn)了這種材料。它的名字？LITI2（PS4）3或LTPS。研究人員在LTPS中觀察到了有史以來(lái)在固體中測(cè)量到的最高鋰擴(kuò)散系數(shù)（鋰遷移率的直接測(cè)量）。LTPS的擴(kuò)散系數(shù)比已知材料高得多。研究結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞出版社化學(xué)》科學(xué)期刊上。

發(fā)現(xiàn)了嗎？這種鋰遷移率直接來(lái)自LTPS獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)（即原子排列）。對(duì)這一機(jī)制的理解為鋰離子導(dǎo)體領(lǐng)域開(kāi)辟了新的視角，并且在LTPS之外，為尋找具有類(lèi)似擴(kuò)散機(jī)制的新材料開(kāi)辟了一條道路。

接下來(lái)是什么？研究人員需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)這種材料，以使其未來(lái)商業(yè)化。然而，這一發(fā)現(xiàn)是理解具有極高鋰離子遷移率的材料的重要一步，鋰離子遷移率是未來(lái)發(fā)展“全固態(tài)”電池所最終需要的。包括LTPS在內(nèi)的這些材料可能最終被用于我們?nèi)粘Ｉ钪袕钠?chē)到智能手機(jī)的許多技術(shù)中。

這項(xiàng)研究是與豐田公司合作進(jìn)行的，豐田公司在科學(xué)和財(cái)政上支持這項(xiàng)研究。已經(jīng)提交了一項(xiàng)專(zhuān)利，將加州大學(xué)的研究人員列為發(fā)明人。