大多數(shù)電池由稱為電極的兩個(gè)固體電化學(xué)活性層組成，由注入液體或凝膠電解質(zhì)的聚合物膜隔開。但最近的研究探索了全固態(tài)電池的可能性，其中液體（和可能易燃的）電解質(zhì)將被固體電解質(zhì)取代，這可以提高電池的能量密度和安全性。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)第一次探討了硫化物基固體電解質(zhì)材料的機(jī)械性能，以確定其在加入電池時(shí)的機(jī)械性能。

鋰離子電池提供了輕量級(jí)的儲(chǔ)能解決方案，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了許多當(dāng)今的高科技設(shè)備，從智能手機(jī)到電動(dòng)汽車。但是在這種電池中用固體電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液體電解質(zhì)可以具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。這種全固態(tài)鋰離子電池可以在電池組級(jí)別提供更高的能量存儲(chǔ)能力。它們實(shí)際上也可以消除被稱為枝晶的微小的指狀金屬凸起的風(fēng)險(xiǎn)，這些凸起可以通過電解質(zhì)層生長并導(dǎo)致短路。

“具有全部組件的電池是性能和安全性的有吸引力的選擇，但仍存在一些挑戰(zhàn)，”研究人員說。在當(dāng)今市場占主導(dǎo)地位的鋰離子電池中，鋰離子在電池充電時(shí)通過液體電解質(zhì)從一個(gè)電極到達(dá)另一個(gè)電極，然后在使用時(shí)沿相反方向流過。這些電池非常有效，但“液體電解質(zhì)往往是化學(xué)不穩(wěn)定的，甚至可能是易燃的，”她說?！耙虼?，如果電解質(zhì)是固體，它可能更安全，更小更輕?！?/p>

但是，關(guān)于使用這種全固態(tài)電池的一個(gè)大問題是，當(dāng)電極反復(fù)充電和放電時(shí)，電解質(zhì)材料內(nèi)可能會(huì)發(fā)生什么樣的機(jī)械應(yīng)力。當(dāng)鋰離子進(jìn)出晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，這種循環(huán)導(dǎo)致電極膨脹和收縮。在剛性電解質(zhì)中，這些尺寸變化會(huì)導(dǎo)致高應(yīng)力。如果電解質(zhì)也是脆性的，那么尺寸的不斷變化會(huì)導(dǎo)致裂縫迅速降低電池性能，并且甚至可能像液體電解質(zhì)電池那樣提供破壞樹枝狀晶體形成的通道。但是如果材料能夠抵抗斷裂，那么這些應(yīng)力可以在沒有快速開裂的情況下得到適應(yīng)

過針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

點(diǎn)擊詳情

然而，到目前為止，硫化物對(duì)普通實(shí)驗(yàn)室空氣的極端敏感性對(duì)測量機(jī)械性能（包括其斷裂韌性）提出了挑戰(zhàn)。為了解決這個(gè)問題，研究小組的成員在礦物油浴中進(jìn)行了機(jī)械測試，保護(hù)樣品免受與空氣或濕氣的任何化學(xué)相互作用。使用該技術(shù)，他們能夠獲得導(dǎo)電硫化物的機(jī)械性能的詳細(xì)測量結(jié)果，這被認(rèn)為是全固態(tài)電池中電解質(zhì)的有希望的候選者。

有很多不同的固體電解質(zhì)候選者。其他研究小組已經(jīng)研究過鋰離子傳導(dǎo)性氧化物的機(jī)械性能，但到目前為止，硫化物的研究還很少，盡管由于它們能夠容易且快速地傳導(dǎo)鋰離子，因此它們特別有前途。

以前的研究人員使用聲學(xué)測量技術(shù)，將聲波傳遞通過材料以探測其機(jī)械性能，但該方法無法量化抗斷裂性。但是這項(xiàng)新研究使用了一個(gè)精細(xì)探針來探測材料并監(jiān)測其反應(yīng)，更全面地展示了重要的特性，包括硬度，斷裂韌性和楊氏模量（材料拉伸能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)）在施加的壓力下可逆地）。

研究小組已經(jīng)測量了硫化物基固體電解質(zhì)的彈性特性，但沒有測量斷裂特性。后者對(duì)于預(yù)測材料在電池應(yīng)用中是否會(huì)破裂或破碎至關(guān)重要。

研究人員發(fā)現(xiàn)，該材料具有與膩?zhàn)踊螓}水太妃糖有些相似的特性：當(dāng)受到應(yīng)力時(shí)，它可以很容易變形，但在足夠高的應(yīng)力下，它會(huì)像脆弱的玻璃一樣破裂。

無人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備

點(diǎn)擊詳情

通過詳細(xì)了解這些屬性，可以計(jì)算出材料在斷裂前能夠承受多大的壓力，并設(shè)計(jì)出考慮到這些信息的電池系統(tǒng)。

這種材料比電池使用的材料更脆，但只要其性能已知且系統(tǒng)設(shè)計(jì)相應(yīng)，它仍有可能用于此類用途?！澳惚仨殗@這些知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

最先進(jìn)的鋰離子電池的循環(huán)壽命主要受限于液體電解質(zhì)的化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性以及它與電極的相互作用。然而，在固態(tài)電池中，機(jī)械降解可能會(huì)影響穩(wěn)定性或耐久性。因此，了解固態(tài)電解質(zhì)的機(jī)械性能非常重要。

與現(xiàn)有技術(shù)的石墨陽極相比，鋰金屬陽極的容量顯著增加。與[傳統(tǒng)]鋰離子技術(shù)相比，這可以轉(zhuǎn)化為能量密度增加約100％。