固态电池:100公斤包超1,000公里续航里程,中国科学家克服瓶颈
中国研究人员克服了固体电池的关键瓶颈; 100公斤电池现在预计将超过1,000公里的续航里程。
据中国官方国家广播公司中央电视台10月16日报道,中国研究团队在解决全固态锂金属电池的主要技术瓶颈之一方面取得了重大进展。这项开发可能会让100公斤重的电池组提供超过1,000公里的续驶里程,而之前的续驶里程约为500公里。
传统的硫化物基固体电解质非常硬和脆,类似于陶瓷,而锂金属阳极柔软而柔韧。当结合时,这两种材料之间的不均匀界面阻碍离子传输,降低充电和放电的效率。
为了克服这个问题,中国的几个研究小组开发了不同的方法,旨在改善电极和电解质之间的固-固界面。中央电视台的报道强调了三种主要方法。
第一个来自中国科学院物理研究所,该研究引入了碘离子作为界面“介体”。在电池运行过程中,这些离子迁移到电极和电解质之间的界面,帮助吸引锂离子并填充微观间隙。这种自调节机制允许材料之间更紧密地接触,解决了实际固体电池的关键挑战之一。
第二种方法由中国科学院金属研究所开发,重点关注机械灵活性。研究人员为电解质创建了一种基于聚合物的框架,提高了其抗弯曲和扭曲的能力,同时保持结构完整性。据报道,测试表明,改性材料可以承受20,000次弯曲循环和扭转而不会损坏。结构中的额外化学成分还增强了锂离子的迁移率,并将材料的储能容量提高了高达86%。
第三种方法来自清华大学,涉及使用氟醚材料来增强电解质。氟对高电压的强耐受性有助于在电极表面形成稳定的氟化物层,防止在压力下发生电击穿。据报道,改进后的电池通过了刺穿测试和120°C热测试,没有爆炸,显示出在高电荷水平下的安全性和稳定性得到了改善。
总而言之,这些进展表明,中国的固体锂金属电池正在接近能量密度和安全性都可以显着提高的阶段。然而,在商业应用之前需要进一步的测试和工业验证。
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