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MIT正在尋求規(guī)?;a(chǎn),致力研發(fā)純鋰電極并顛覆電池設(shè)計

鉅大LARGE  |  點擊量:991次  |  2020年04月27日  

近日,麻省理工學(xué)院(MIT)的一個研究團隊宣布,他們已經(jīng)開發(fā)出一種全新的電池電極,可以研發(fā)出能量密度更高的電池。


取得這一突破,得益于MIT朱麗實驗室將“用純鋰金屬作為電池陽極”視為長期追求的目標;更讓人意料不到的是,開發(fā)出純鋰電極只是作為全固態(tài)電池概念設(shè)計的一部分。


當前電池中的電解質(zhì)允許鋰離子在充電和放電循環(huán)中來回運動。但該團隊設(shè)計的全固態(tài)電池概念放棄了目前在電池內(nèi)部的兩個電極之間液體或聚合物凝膠的電解質(zhì)。


我們了解,全固態(tài)版本的電池,比過去曾是鋰離子電池爆炸源的高揮發(fā)性液體電解質(zhì)更安全。但固態(tài)電池面對的最大挑戰(zhàn)之一是,當它們充電時,原子在鋰金屬內(nèi)部堆積,導(dǎo)致鋰金屬隨著充電而膨脹,金屬在放電過程中收縮。電池形狀這種反復(fù)變化使固體很難保持恒定的接觸,并容易導(dǎo)致固體電解質(zhì)斷裂或分離。


此外,當固體電解質(zhì)與鋰金屬接觸時,物質(zhì)之間的化學(xué)不穩(wěn)定性使固態(tài)物質(zhì)隨著時間的推移而降解。


因此,該開發(fā)團隊使用了不同尋常的設(shè)計,構(gòu)建了兩類固體,即“混合離子電子導(dǎo)體”(MIEC)和“電子和鋰離子絕緣體”(ELI)。這兩種材料在與鋰金屬接觸時都具有化學(xué)穩(wěn)定性。


在這基礎(chǔ)上,他們還構(gòu)建了一種電池內(nèi)部的三維納米結(jié)構(gòu),其形式為蜂窩狀六邊形的MIEC管陣列,部分陣列注入固體鋰金屬,形成電池電極,每個電極管中都有額外的空間。當鋰在充電過程中膨脹時,它會填充管內(nèi)的空位。在充電過程中,這種流動釋放了膨脹出現(xiàn)的壓力。ELI被用作MIEC壁和固體電解質(zhì)層之間的“關(guān)鍵機械粘合劑”。


據(jù)悉,該研究團隊正在嘗試尋求規(guī)?;a(chǎn)他們發(fā)明的途徑。


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