美国研究人员凭借新式自修正资料确保固态锂电池的性状安稳

近年来，许多研讨团队都在尽力为锂电池寻觅功能愈加优异的固态电解质和电极资料。本文要为咱们介绍的，便是麻省理工团队开发的一款原型固态电池。特点是凭借新式自修正资料，克服了该范畴的一些要害难点，为其赋予了安稳的高容量存储远景。

据悉，在当今的锂离子电池中，跟着充放电循环的继续，液态电解质会在阴阳南北极之间来回带着锂离子。

但是正如上图所展现的那样，坐落固体电解质的灰色圆盘上的金属电极(带有纹路的内圈部分)，正在其外表上构成让锂电池研讨人员头疼不已的枝晶。

研讨配图 - 1：化学电池研讨概略

跟着枝晶的成长，电池的寿数和效能都会遭到极大的影响，甚至有产生短路失效和起火的危险。

但若可以将电解质换成固体资料，不只可以让电池变得愈加安全，还可达到更高的能量密度。

研讨配图 - 2：固体电解质的外表光洁度和微观结构

此前的研讨中，已有不少团队的试验电池可以完成两倍于当时锂离子电池的能量密度。

现在，来自麻省理工学院、得克萨斯州农工大学、布朗大学、以及卡内基梅隆大学的研讨团队，现已提出来一种适当有期望的新解决计划。

研讨配图 - 3：固体电解质的金属浸透

据悉，研讨人员开发出了一种由钠-钾合金制成的半固态金属电极，并将之比作牙医的补漏资料。在具有结实特性的一起，这种新式资料还可以活动和成型。

在加入了适量的资料后，它可以在与固态电解质触摸时避免构成细小的裂纹(一般出现在纯固态但较脆的电极资猜中)和枝晶。

研讨配图 - 4：电极与电解质外表产生了短路毛病

剩余的工作，便是找到精心选择的合金电极，以便引进可用作金属电极自愈成分的液相资料。

跟着电池的循环运用，工作温度可让资料保持在正确的半固相状况，以习惯高达 20 倍的电流、而不会构成枝晶。

研讨配图 - 5：单相固态金属和半固态合金的面积容量

当时研讨人员现已供给了两种避免枝晶构成的规划思路，其一是将固态电解质与电极直触摸摸、另一种则是将液态金属合金夹在两者中心。

风趣的是，研讨人员还提出了第三种计划，经过将液态钠-钾合金薄膜集成到电池中、然后将其夹在固体电极和固体电解质之间，居然也有助于避免枝晶的构成。

研讨配图 - 6：新资料对化学电池和碱金属屈服应力的影响

研讨合著者、卡内基梅隆大学机械工程学教授 Venkatasubramanian Viswanathan 对这项技能的未来远景表明适当达观：

“咱们以为可将这套计划转化并用于任何固态锂离子电池，而且包括从手持设备、EV 动力电池、以及电动航空等广泛的范畴”。

研讨配图 - 7：半固态碱金属电极的成分规划

有关这项研讨的概况，现已宣布在近来出书的《天然动力》(Nature Energy)期刊上。