麻省理工學(xué)院一個(gè)研究小組宣布，他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種全新電池電極，可以生產(chǎn)出更強(qiáng)大的電池。這一突破是基于麻省理工學(xué)院稱(chēng)之為“長(zhǎng)期追求的目標(biāo)”，即使用純鋰金屬作為電池的陽(yáng)極。麻省理工學(xué)院的設(shè)計(jì)來(lái)自朱麗實(shí)驗(yàn)室，是開(kāi)發(fā)全固態(tài)電池概念的一部分。

 

該概念將在電池內(nèi)部的兩個(gè)電極之間拋棄用作電解質(zhì)的液體或聚合物凝膠。當(dāng)前電池中的電解質(zhì)允許鋰離子在充電和放電循環(huán)中來(lái)回運(yùn)動(dòng)。科學(xué)家說(shuō)，全固態(tài)版本，比揮發(fā)性高，過(guò)去曾是鋰電池爆炸源的液體電解質(zhì)更安全。

固態(tài)電池面臨的最大挑戰(zhàn)之一是，當(dāng)它們充電時(shí)，原子在鋰金屬內(nèi)部堆積，導(dǎo)致鋰金屬隨著充電而膨脹，金屬在放電過(guò)程中收縮。電池形狀這種反復(fù)變化使固體很難保持恒定的接觸，并容易導(dǎo)致固體電解質(zhì)斷裂或分離。

另一個(gè)挑戰(zhàn)是，當(dāng)固體電解質(zhì)與鋰金屬接觸時(shí)，沒(méi)有一種物質(zhì)是化學(xué)穩(wěn)定的，從而使其隨著時(shí)間的推移而降解。現(xiàn)在開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)使用了一種不同尋常的設(shè)計(jì)，使用了另外兩類(lèi)固體，即“混合離子電子導(dǎo)體”(MIEC)和“電子和鋰離子絕緣體”(ELI)。這兩種材料在與鋰金屬接觸時(shí)都具有化學(xué)穩(wěn)定性。

他們開(kāi)發(fā)了一種三維納米結(jié)構(gòu)，其形式為蜂窩狀六邊形MIEC管陣列，部分注入固體鋰金屬，形成電池的一個(gè)電極，每個(gè)電極管中都有額外的空間。當(dāng)鋰在充電過(guò)程中膨脹時(shí)，它會(huì)填充管內(nèi)的空位。在充電過(guò)程中，這種流動(dòng)釋放了膨脹產(chǎn)生的壓力。ELI被用作MIEC壁和固體電解質(zhì)層之間的“關(guān)鍵機(jī)械粘合劑”。

目前，開(kāi)發(fā)小組正在規(guī)模化他們的發(fā)明。

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