中國(guó)粉體網(wǎng)訊  固態(tài)電池，即電解質(zhì)由固體而不是液體材料組成的電池在未來的能源儲(chǔ)存應(yīng)用中具有巨大的潛力，但一直被影響其壽命的穩(wěn)定性問題所困擾。一個(gè)新的設(shè)計(jì)指出了這個(gè)問題的新解決方案，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型電極材料，在整個(gè)充電過程中保持其體積，使電池能夠承受數(shù)百次循環(huán)。

用固態(tài)電池替代現(xiàn)在的鋰離子電池來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車或智能手機(jī)好處很多，使用時(shí)間長(zhǎng)，充電時(shí)間短，然而，它們的穩(wěn)定性問題與充電期間鋰離子進(jìn)出電池電極的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，這導(dǎo)致它們膨脹和收縮，最終改變了設(shè)備的化學(xué)性質(zhì)，隨著時(shí)間的推移容量下降明顯且壽命較短。

一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)為這些電池設(shè)計(jì)了一種新的電極，據(jù)稱可以提供前所未有的穩(wěn)定性。該材料由鈦酸鋰和二氧化釩鋰構(gòu)成，被研磨成納米級(jí)的顆粒。作為電池電極，這種材料可以提供高容量，并使鋰離子在充電和放電過程中可逆地加入和提取。

這帶來了一種在運(yùn)行期間可以保持電池充放電容量不退化的電極材料，科學(xué)家們將其歸結(jié)為一種微妙的平衡行為，當(dāng)鋰離子退出時(shí)，釩離子從其原來的位置遷移以填補(bǔ)這些空位。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的日本橫濱國(guó)立大學(xué)的Naoaki Yabuuchi教授說："當(dāng)收縮和膨脹得到很好的平衡時(shí)，在電池充電或放電時(shí)，即在循環(huán)過程中，尺寸穩(wěn)定性得以保留。預(yù)計(jì)通過進(jìn)一步優(yōu)化電解質(zhì)的化學(xué)成分，可以開發(fā)出一種真正的尺寸不變的材料--一種在電化學(xué)循環(huán)中保持其體積的材料"。

這種新型電極材料在固態(tài)電池單元中進(jìn)行了測(cè)試，其表現(xiàn)令人印象深刻，具有300mAh/g的高容量，也許最重要的是，在400次充放電循環(huán)中完全沒有退化。

研究報(bào)告的作者Neeraj Sharma副教授說："在400次循環(huán)中沒有容量衰減，這清楚地表明，與那些報(bào)告的帶有分層材料的傳統(tǒng)全固態(tài)電池相比，這種材料的性能更優(yōu)越。"

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃繼續(xù)完善該電解質(zhì)，以催生服務(wù)于電動(dòng)汽車所需的各種電池，并使其具有更高的安全性和壽命。這可能意味著不僅僅是我們今天看到的電動(dòng)車，而是幫助迎來一個(gè)新的時(shí)代，在這個(gè)時(shí)代里，電動(dòng)車的充電速度更快，行駛的距離更遠(yuǎn)。

Yabuuchi說："這一發(fā)現(xiàn)可以大幅降低電池成本。實(shí)用的高性能固態(tài)電池的發(fā)展也可以導(dǎo)致先進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。例如，在未來，可能有可能在短短五分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽車完全充電"。

這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然材料》雜志上。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）

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