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獲16項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)實(shí)驗(yàn)室新思路設(shè)計(jì)全固態(tài)電池！登上《科學(xué)》

時(shí)間:2023-03-08 08:40來源:康橋電池能源CamCellLab 作者:CCL助手

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全固態(tài)電解質(zhì)是一種固體離子導(dǎo)體和電子絕緣材料，用于全固態(tài)電池。全固態(tài)電解質(zhì)有不同類型，例如無機(jī)固體電解質(zhì)，固體聚合物電解質(zhì)和復(fù)合聚合物電解質(zhì)。

全固態(tài)電解質(zhì)的一些優(yōu)點(diǎn)包括，比液體電解質(zhì)具有更高的安全性，因?yàn)樗鼈儾灰兹蓟蛐孤Ｋ鼈儽纫后w電解質(zhì)具有更高的能量密度，因?yàn)樗鼈兛梢允褂酶呷萘侩姌O，例如鋰金屬陽極。它們比液體電解質(zhì)具有更長的循環(huán)壽命，因?yàn)樗鼈兛梢苑乐怪纬珊透狈磻?yīng)。

當(dāng)前存在的問題之一是離子電導(dǎo)率低于液體電解質(zhì)，尤其是在室溫下。這限制了全固態(tài)電池的功率輸出和充電速度。

近日，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》上發(fā)表文章，介紹如何采用新設(shè)計(jì)思路，來解決離子電導(dǎo)率低的問題。特別值得注意的是，他們采用了一組價(jià)格合理的金屬，解決了全固態(tài)電解質(zhì)的成本憂慮。

一般解決離子電導(dǎo)率時(shí)，會(huì)通過開發(fā)滲透通道或通過增加電解質(zhì)中載體離子的遷移率來實(shí)現(xiàn)。然而，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法限制了摻雜劑的選擇并使合成復(fù)雜化。伯克利實(shí)驗(yàn)室的研究人員將高熵材料應(yīng)用于這種固體電解質(zhì)的開發(fā)。添加高熵金屬陽離子的混合物會(huì)引起局部無序，從而為帶電離子產(chǎn)生重疊的位點(diǎn)能量分布。

研究人員認(rèn)為，在傳統(tǒng)的固態(tài)電解質(zhì)中一般字包含一種金屬（藍(lán)色球表示），鋰離子（黃色球表示）在有序的固態(tài)電解質(zhì)中移動(dòng)緩慢和受限制。從而阻礙了離子傳導(dǎo)性和電池性能。而在混合了多種金屬后（藍(lán)色，藍(lán)綠色和海軍藍(lán)色球），制造了新的路徑，如同在擁擠的高速公路上增加高速公路一樣——鋰離子可以通過它快速穿過電解質(zhì)。

美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室成立于1931年，已獲得16項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)。它的研究重點(diǎn)是清潔能源和健康地球的發(fā)現(xiàn)科學(xué)和解決方案。擁有13個(gè)科學(xué)部門和多個(gè)用戶設(shè)施，涵蓋物理學(xué)，化學(xué)，生物學(xué)，材料科學(xué)，計(jì)算，能源技術(shù)和環(huán)境科學(xué)等廣泛學(xué)科。勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)元素周期表中的16種化學(xué)元素。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：全固態(tài)電池《科學(xué)》

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