盡管用固態(tài)電解質(zhì)替代鋰電池中液體電解質(zhì)的想法已經(jīng)被許多人所接受，但在這項(xiàng)技術(shù)投入實(shí)際使用之前，仍有許多難點(diǎn)需要克服。 好消息是，布朗大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)通過(guò)摻入陶瓷和石墨烯精細(xì)混合物的方法，生產(chǎn)出了迄今為止最堅(jiān)韌的固體電解質(zhì)。
LATP / rGO 納米復(fù)合材料的電化學(xué)性能（來(lái)自：Science Direct）
作為在電池充放電過(guò)程中，于陽(yáng)極和陰極之間來(lái)回?cái)y帶鋰離子的溶液，液態(tài)電解質(zhì)在當(dāng)今的鋰離子電池中扮演著重要的角色。
然而這些高揮發(fā)性的液體，也有在電池短路時(shí)引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)，因此在安全性上仍有較大的改進(jìn)余地。此外替代電解質(zhì)還有助于提升電池的能量密度、甚至升級(jí)電池的其它組件。
近期一項(xiàng)研究指出，通常陽(yáng)極由銅和石墨制成，但科學(xué)家相信固體電解質(zhì)可搭配純鋰陽(yáng)極一起工作，從而打破“能量密度瓶頸”。遺憾的是這項(xiàng)工作并不簡(jiǎn)單，目前問(wèn)題主要體現(xiàn)在電池的其它部分可能破裂和被腐蝕。雖然陶瓷足夠耐用，但它的物理性質(zhì)又太脆。
rGo 有助防止電池中陶瓷材料的裂紋擴(kuò)散（圖自： Brown University ）
有鑒于此，布朗大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)考慮向其中添加少量石墨烯。但作為一種既堅(jiān)固又輕巧的奇妙材料，它還具有很高的電導(dǎo)率，因此必須謹(jǐn)慎利用這些屬性。
研究作者 Nitin Padture 稱：我們希望電解質(zhì)來(lái)傳遞離子、而不是導(dǎo)電。石墨烯是一種良好的導(dǎo)電體，因此人們可能覺(jué)得我們是在導(dǎo)體中放入了導(dǎo)體�！ 〉粑覀兡軌�?qū)舛缺３衷谧銐虻偷乃�，就可以阻止石墨烯�?dǎo)電，同時(shí)仍然享受到其結(jié)構(gòu)性質(zhì)上的益處。
據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)將一定量的氧化石墨烯（rGo）細(xì)小薄片與陶瓷粉末混合，然后加熱混合物，以形成陶瓷-石墨烯復(fù)合材料。
演示配圖：性能改進(jìn)
通過(guò)測(cè)試，團(tuán)隊(duì)證明了僅陶瓷韌性就可提升兩倍，且石墨烯不會(huì)干擾這種電解質(zhì)材料的其它電性能。
Athanasiou 表示：當(dāng)材料中出現(xiàn)裂紋時(shí)，石墨烯薄片可在實(shí)際上將斷裂的表面維持在一起，因此需要更大的能量才會(huì)將之撕開(kāi)。作為迄今為止最堅(jiān)固的人造固體電解質(zhì)，我們希望通過(guò)進(jìn)一步的研究，以將之投入日常使用的設(shè)備中。
有關(guān)這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《材料》（ Materials ）期刊上。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星屑）
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