中國粉體網(wǎng)訊 據(jù)最新一期的《自然·材料》報道,為了開發(fā)鋰基電池的替代品,減少對稀有金屬的依賴,美國佐治亞理工學(xué)院研究人員開發(fā)出一種有前景的新型陰極和電解質(zhì)系統(tǒng),用低成本的過渡金屬氟化物和固體聚合物電解質(zhì)代替昂貴的金屬和傳統(tǒng)的液體電解質(zhì),有望帶來更安全、更輕和更便宜的鋰離子電池。
新型陰極由氟化鐵活性材料和固體聚合物(一種塑料)電解質(zhì)納米復(fù)合材料制造。為制造這種陰極,研究人員開發(fā)了一種將固體聚合物電解質(zhì)滲透到預(yù)制氟化鐵電極中的方法,然后熱壓整個結(jié)構(gòu),以增加密度并減少空隙。聚合物基電解質(zhì)有兩個突出優(yōu)點,一是其在循環(huán)時彎曲和適應(yīng)氟化鐵溶脹的能力強,二是其能與氟化鐵形成非常穩(wěn)定的柔性界面,解決了先前電池設(shè)計中使用氟化鐵出現(xiàn)的膨脹和大量副反應(yīng)等關(guān)鍵問題。
研究人員測試了新型固態(tài)電池的幾種變體,以分析其在50℃高溫下超過300次充電和放電循環(huán)的性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn),增強電池性能的關(guān)鍵是固體聚合物電解質(zhì)。當(dāng)與固體聚合物電解質(zhì)一起使用時,即使在高溫,金屬氟化物顯示出非凡的穩(wěn)定性。這有望帶來更安全、更輕和更便宜的鋰離子電池。此外,氟化鐵的鋰容量是傳統(tǒng)鈷基或鎳基陰極的兩倍多。而且鐵比鈷便宜300倍,比鎳便宜150倍。
未來,研究人員將繼續(xù)改進和開發(fā)新的固體電解質(zhì),以實現(xiàn)快速充電,并在新設(shè)計中融合固體和液體電解質(zhì),以與大型電池工廠中使用的傳統(tǒng)電池制造技術(shù)完全兼容。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉)
注:圖片非商業(yè)用途,存在侵權(quán)告知刪除!