中國(guó)粉體網(wǎng)訊 據(jù)外媒報(bào)道，馬里蘭大學(xué)（University of Maryland）的研究人員設(shè)計(jì)了一款柔性鋰離子導(dǎo)電陶瓷織物（flexible lithium－ion conducting ceramic textile），該材料是一款快速鋰離子導(dǎo)體，電化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，處理方法可擴(kuò)展，可被整合到固態(tài)鋰金屬電池中。
該材料基于石榴石型導(dǎo)體（garnet－type conductor）打造，擁有諸多理想的化學(xué)特性及結(jié)構(gòu)特性，包括：鋰離子導(dǎo)電立方結(jié)構(gòu)（lithium－ion conducting cubic structure）、低密度、多尺度孔隙（multi－scale porosity）、表面面積/體積比（surface area/volume ratio）高、柔韌性佳。該團(tuán)隊(duì)在《今日材料（Materials Today）》發(fā)表了報(bào)道，宣稱(chēng)利用陶瓷纖維強(qiáng)化固態(tài)電解質(zhì)（solid polymer electrolyte）后，可實(shí)現(xiàn)高鋰離子導(dǎo)電性，確保其擁有穩(wěn)定的長(zhǎng)期鋰離子穩(wěn)定性——充電500小時(shí)無(wú)故障。
鋰離子導(dǎo)電陶瓷織物是一款柔性材料，保留了原始模板（original template）的物理特性。該款陶瓷織物的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，可憑借連續(xù)纖及連續(xù)玻璃纖維原紗（continuous fibers and yarns）、固態(tài)導(dǎo)體的高表面面積/體積比、多級(jí)孔隙分布來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子長(zhǎng)距傳遞途徑。
在設(shè)計(jì)3D電極時(shí)，該陶瓷紡織還提供了電解質(zhì)框架，從而為高性能鋰金屬電池提供超高陰極載荷（10.8g/cm2 sulfur），其電池容量輸出高達(dá)1000mAh/g。
該團(tuán)隊(duì)在研究中采用了商用纖維作為模板，創(chuàng)建鋰離子導(dǎo)電石榴石纖維絲氈（Li－conducting garnet fiber mat textiles），向纖維間的孔隙空間內(nèi)填充固態(tài)聚合物電解質(zhì)（solid polymer electrolyte）。
該加工流程可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，在提升混合陶瓷/聚合物鋰離子電解質(zhì)導(dǎo)電性的同時(shí)增強(qiáng)了石榴石陶瓷電解質(zhì)的強(qiáng)度。此外，該款陶瓷織物質(zhì)地柔韌，利于切割。
該研究小組還將繼續(xù)研發(fā)該項(xiàng)技術(shù)，計(jì)劃將陶瓷織物做得更為纖薄，從而降低電極間的離子傳輸耐受力，該技術(shù)將被大量應(yīng)用于商用電子器件。
