日本研究团队在准固态方面取得重要突破(库)。
这可能是不可燃的,克服了与传统锂离子电池设计相关的重要安全问题。
为电池安全性和寿命设定新基准
它是由同志社大学和TDK公司的科学家设计的。这项新的创新结合了液体和固体电解质的最佳特性,在不影响性能的情况下增强电池的安全性。根据有趣的工程,这种设计解决了在保持循环性能和安全性的同时提高能量密度的长期困境。
这一突破为全固态电池带来了更好、更安全的选择,并在单一设计中保持了高能量密度。
该团队表示:“安全性和充电/放电性能的提高证明了准固态电池作为近期技术的可行性。”写道在抽象中。
锂离子电池的发展
几十年来,锂离子电池一直在能源存储领域占据主导地位。他们引领了便携式电子产品、电动汽车和可再生能源存储领域的发展。
虽然对更高能量密度的需求始终在不断增长,但电池的安全性和可靠性往往是妥协的结果。
锂离子电池中使用的传统有机电解质可以提高电压而不具有可燃性,但由于它们容易着火,这增加了人们的担忧。因此,尽管 SSE 无毒,但它们确实对确保材料接触处的稳定界面构成了挑战,例如,如果电极随着充电/放电循环而膨胀。
在这方面,研究和开发正朝着创造安全的接合界面材料的方向发展,以提高其弹性和离子电导率。
聚合物电解质和不易燃有机溶剂的最新发展有望提高下一代锂离子电池的稳定性和性能。然而,缓慢的锂离子传输和界面退化仍然是需要解决的障碍。
准固态电池的优点
日本团队开发的新型准固态锂离子电池具有几个优点。该电池采用硅 (Si) 负极和 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811) 正极,两者都被视为高性能锂离子电池的下一代材料。
该设计的独特之处在于采用了 OHARA 的固体锂离子导电玻璃陶瓷片 (LICGC™) 作为电极之间的电解质隔膜。
研究人员还提供了近乎饱和的不易燃电解质溶液,专门设计用于与两个电极兼容。这些溶液含有与固体电解质界面和电极相容的磷酸三(2,2,2-三氟甲基)酯和碳酸甲基2,2,2-三氟甲基酯。
所得电池具有 30 mAh 的能量存储能力,表现出优异的电化学性能以及优异的热稳定性和高离子电导率。这对于实现预期的更安全、更高效的锂离子电池非常重要。
无与伦比的热能力和性能
该电池最重要的优势是其在准最先进的结构中实现更好的热稳定性的能力。在约 150 °C 的高温下进行测试,结果表明因为副反应和热量产生比以前的设计和架构要少。
加速量热法和电化学阻抗谱测试表明,该准固态电池具有充放电容量高、循环性能强、长期使用内阻变化较小的特点。这些观察结果进一步增强了该电池作为可靠且安全的储能材料的潜力。
未来的锂离子电池
的发展准固态锂离子电池标志着电池技术的重大创造。它不仅提高了安全性,还满足了人们期待已久的更高能量密度和更持久性能的需求。
随着对可靠且环保的储能解决方案的需求不断增长,这种新的电池设计可能是电动汽车、可再生能源等领域进一步创新的第一步。
随着这些技术的不断改进和完善,准固态电池很可能走在未来储能的最前沿,在安全性、耐用性和高性能之间提供平衡。