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新型固态电池材料现世 可解决电阻问题

日期: 2015-05-11
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中华电源网讯:


    马里兰大学的研究人员研究出了一种新型固态电池材料,不过在揭晓之前,请你先自行想象一块经典奥利奥。


   传统固态电池两头各有一层电极材料,就像松松脆脆的饼干。夹在饼干间幼滑的奶油层,就是电池电解质。如果你把两头饼干连接,电子便可以在奶油层开始跑动,整块电池就进入了充放电状态。


   马里兰大学研究出的这种新材料可用于制造固态电池,特点是兼具电极和电解质属性。换句话说,单靠一种类似饼干奶油的混合体,就能造出一块电池,并且完成输出和储存电量的整个过程。


   这个新材料糅合了包括硫磺、锗、磷以及锂在内的多种单质与化合物。在混合体的两头,研究人员只是稍稍施加“魔法”——加入碳,于是末端就神奇地转换为电极角色。而碳仅仅是帮助驱使电子流动的催化剂,好比在饼干奶油混合物两头加了点儿糖。

       单块电池剖面图。电解质(呈现绿色)构成了整块电池的基础, 顶端和底部的电极由基础材料添加碳制成(呈现灰色)。


   这种电池技术的革新之处在于,它解决了电极和电解质界面间反应时,逐渐产生的电阻问题。传统固态电池在充放电时,两者间的长时间交互作用会产生一层无用材料。这块无用材料就好比一堵墙,增加了固体电解质表面的电阻,时间久了电池热量会随之攀升,寿命也会大幅缩短。新电池因为全都是一种材料,所以电流通过时不存在过多阻力。这意味着电池的充放电过程将会非常平顺。


   此外虽然没有电池能量密度的具体信息,但是一位项目工作人员透露了几个数字。他表示,新技术生产的电池厚度为600微米,大约是1分硬币厚度的二分之一。但是与相同厚度的传统固态电池比较,新电池中的薄膜比传统固态电池中的薄膜厚了约40倍。


   这就意味着相同体积的电池产品,可以储存的电能将会更多。如果应用到电动车案例中,单块电池可以保证同等续航的水平上,带来更宽敞的空间设计。另外这种电池在制作程序上,可以采用混合物粉末压缩进塑料和铁桶封装的模式,并不复杂。这一特点便于制造不同形态的电池产品,在多个电池的组合方案上,设计者可以在车身角落灵活安置这些电池。


   目前这款电池仍然在概念验证阶段,相关信息并不丰富。项目研究人员仍在不断测试电池充放电的次数,看它是否可以量产。另外还有几处可以优化,硫化物为基础的混合物并不是那么环保的材料,所以下一步研究者将会尝试用氧化物来代替,这样降解过程不会产生含硫气体。


  当然电池产品的安全性、稳定性等一系列参数,会成为实验室验证的硬性指标。而平衡材料成本和能量密度,则是从实验室走向量产的敲门砖。


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