中國粉體網(wǎng)訊 鋰離子電池被廣泛應用于便攜式電子設備、電動汽車和電網(wǎng)儲能系統(tǒng),但傳統(tǒng)鋰電池的電解液為有機液體,容易引發(fā)火災和爆炸。相比之下,采用陶瓷固態(tài)電解質(zhì)(SSE)薄膜,可以阻止鋰枝晶生長,避免因熱失控造成短路,從而提供可行性安全解決方案,同時提升能量密度,推動下一代鋰離子電池發(fā)展。然而,由于材料質(zhì)量差,目前使用的SSE薄膜的離子電導率較低,大約在10-8到10-5S/cm之間。
。▓D片來源:umd)
據(jù)外媒報道,由馬里蘭大學A.詹姆斯·克拉克工程學院(A. James Clark School of Engineering)的Liangbing Hu領導的研究小組,最近開發(fā)了一種打印和燒結各種SSE薄膜的新方法。該團隊將這種方法命名為“打印和輻射加熱”(PRH),其特點是利用一種基于溶液的可打印技術,并快速進行燒結。
在典型工藝中,前體懸浮液被打印在基板上,并且可以調(diào)節(jié)濃度和厚度。接著,在1500°C左右的環(huán)境下,經(jīng)過大約3秒的快速高溫燒結,可以獲得性能和品質(zhì)都很優(yōu)異的SSE薄膜,從而使鋰損耗達到最小化,并實現(xiàn)高結晶度。采用這種方法,不僅可以使SSE薄膜具有致密、均勻的微結構,而且能夠實現(xiàn)良好的離子導電性。值得一提的是,只需大約5分鐘,即可完成從先體到最終產(chǎn)品的制造過程,比傳統(tǒng)方法快約100倍。
該團隊在概念驗證演示中展示一種基于石榴石的打印SSE薄膜,具有高達1ms/cm的高離子導電率和出色的循環(huán)穩(wěn)定性。
這種方法還可以應用于其他多種設計,比如復雜的多層組裝,避免在合成過程中發(fā)生交叉污染;此外,還可用于制備其他陶瓷薄膜,為開發(fā)高性能固態(tài)安全電池和其他基于薄膜的器件開辟新的機遇。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/星屑)
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