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眾所周知，開發(fā)下一代儲能技術有兩個很有前景的途徑，涉及使用高密度鋰金屬、固態(tài)電解質。而近期，有一項新研究將這兩大方向結合在了一起，取得了令人興奮的新突破。據報道，美國科學家已經展示了如何在電化學脈沖的幫助下，解決與這些架構相關的穩(wěn)定性問題，為每次充電運行時間更長的電動汽車和智能手機鋪平道路。
這項研究成果已發(fā)表在了美國化學學會能源類雜志ACS Energy Letters上。
該領域的部分研究集中在陽極上，它作為設備的兩個電極之一，有助于促進鋰離子通過液體電解質的傳輸。
如今的陽極是由石墨和銅混合制成的，但純鋰金屬是一種誘人的替代品，因為它提供了固體材料中最高的能量密度。
然而，到目前為止，將鋰金屬集成到電池中是很困難的，因為科學家們遇到了各種各樣的安全問題，這些問題很快就導致了他們的失敗。
有一種思路認為，用固體電解質代替液體電解質將會制造出更適合鋰金屬使用的電池。這種材料的交叉是橡樹嶺國家實驗室(ORNL)科學家的新工作重點，他們相信他們已經找到了一種方法，將它們以穩(wěn)定和持久的方式結合在一起，而且不會影響性能。
在固態(tài)電池中，將材料融合在一起通常是一項棘手的任務，因為持續(xù)的充放電循環(huán)會導致接頭不穩(wěn)定，并導致形成空洞，這就是所謂的接觸阻抗。
施加壓力是解決這個問題的一種方法，但這種技術需要在電池運行時定期使用，也可能導致電池短路。
ORNL的科學家發(fā)現(xiàn)，當鋰金屬陽極與固體電解質結合時，他們可以通過施加一個短的、高壓的電化學脈沖來消除這些空隙。這些脈沖就好像一股電流圍繞在空洞周圍，導致它們消散，從而在材料界面處產生更廣泛的接觸。
由于這對電池沒有不利影響，而且脈沖技術可以使電池恢復到幾乎原始的容量，科學家們設想，有一天這項技術將提供一種可行的方法來管理固態(tài)鋰金屬電池的運行。
他們表示，這種系統(tǒng)可以提供兩倍于目前解決方案的能量密度，而且體積要小得多，這意味著電動汽車每次充電可以走得更遠，或者智能手機可以運行更長時間。
該項目的聯(lián)合負責人Ilias Belharouak說：“這種方法將實現(xiàn)全固態(tài)架構，而不會施加可能損壞電池的外力，在電池使用期間部署是不切實際。在我們開發(fā)的過程中，電池可以正常制造，如果電池疲勞了，就可以施加脈沖來恢復活力和刷新界面。”
科學家們現(xiàn)在正在繼續(xù)開發(fā)這項技術，通過試驗更先進的電解質材料，并研究如何將其擴大到工作規(guī)模的固態(tài)電池系統(tǒng)中。
浙公網安備 33010602000006號
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