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东京都立大学开发出固态锂金属电池的新型准固态阴极 可显著降低界面电阻

汽车 盖世汽车网    2022-03-22 16:32

盖世汽车讯 据外媒报道,东京都立大学(Tokyo Metropolitan University)的研究人员开发出一种用于固态锂金属电池新型准固态阴极,可显著降低阴极和固体电解质间的界面电阻。通过添加离子液体,这种改性阴极可以与电解质保持良好的接触,且采用该阴极的原型电池也表现出良好的容量保持能力。尽管找到最好的离子液体仍然具有挑战性,但这一想法为实际应用的固体锂电池开发提供了新的方向。

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图片来源:东京都立大学

 

锂离子电池广泛应用于日常的智能手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车中。但随着寻找具有更高能量密度的更好解决方案,科学家们不断转向固态锂金属电池。锂金属电池比锂离子电池的能量密度更高,因此被视为电池、车辆和大规模电网供电的未来。

然而由于技术问题,固态锂金属电池无法应用于要求苛刻的应用领域。一个主要的问题是电极和固体电解质之间的界面设计。锂离子电池中的电解质通常是液体,该电解质高度易燃,存在安全隐患。因此科学家寄希望于固态电解质,但固态电解质又很难在电极和固体电解质之间实现良好的接触。每侧的表面粗糙度都会导致高界面电阻,从而影响电池性能。目前已有一些研究着眼于固体电解质的设计,但阴极设计仍然是一个悬而未决的问题。

东京都立大学Kiyoshi Kanamura教授领导的一个团队一直在研究新方法,以改善固态锂金属电池中阳极和固态电解质之间接触。近日,该研究团队成功制造出一种含有室温离子液体的准固态钴酸锂(LiCoO2)阳极。离子液体由正离子和负离子组成,且还可以传输离子。重要的是,离子液体可以填充阴极/固体电解质界面处的任何微小空隙。随着空隙被填充,界面电阻显著降低。

离子液体不仅具有离子导电性,而且几乎不挥发且通常不易燃。此外,这种液体对形成阴极的浆料的影响也很小,几乎不影响制造过程。该团队展示了一种由其准固态阴极和固体“石榴石(garnet)”电解质制成的原型电池。该电池显示出良好的可充电性,在60°C的高温下充/放电100次循环后具有80%的容量保持率。此外,进一步的研究还揭示了11wt%的最佳离子液体含量

目前仍然存在问题,例如找到一种不易降解的离子液体。然而,该团队的新发现可以推动对固态锂金属电池的研究,并具有商业化的潜力。

【以上内容转自“盖世汽车”,不代表本网站观点。 如需转载请取得盖世汽车网许可,如有侵权请联系删除。】

 

责任编辑: 4161HSS

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