研究人员通过固态电池的研发以提高电动汽车的行驶距离

电动汽车之所以有巨大的发展势头，主要是因为它的性能达到或超过了传统汽车的性能。消费者希望电动车的续航里程（能量密度）、充电方式和时间（功率密度）与汽油动力汽车相似。

“提高电池能量密度的一个途径，或者说是驱动范围，就是转向固态电池。机械工程助理教授、工程系研究员凯尔西·哈泽尔说：“固态电池不含有了任何液体，因此体积系数更小，可以通过碱金属潜在地整合能量密集。”

最近，美国宾夕法尼亚大学范德比尔特的研究人员与位于密歇根州安阿伯市的丰田汽车北美研发部门丰田汽车北美研究所的研究人员合作，研究了一系列基于硫代磷酸盐材料的固态电池的工作极限和失效机理。在《固体电解质研究》杂志上发表了《磷酸盐化学效应》一文。

研究小组利用先进的同步加速器X射线断层摄影术和原位透射电子显微镜技术，研究了锂离子在固体电解质中循环流动时的固态电池。这项工作确定了优先离子运动，即电流聚焦，是这些固态系统断裂的主要途径。

这项工作为理解材料设计和系统工程方法提供了基础，这些方法可以促进稳定高速率或高功率密度的工作状态。为了使电池完全超越目前的技术水平，使用能够实现长距离、快速充电和安全的材料是关键。

这项工作是由机械工程博士马尔姆·迪克西特和北美丰田研究所材料研究部高级科学家尼克·辛格共同领导的。这次合作是哈泽尔的ECS/Toyota奖学金的成果，也是天合公司材料研究部首席科学家蒂姆·亚瑟（Tim Arthur）合作的结果。

“要实现一次充电就能驱动更长时间的电池，我们必须在从纳米级到中观尺度的级联长度尺度上对其进行设计。这项工作是非常令人兴奋的，因为我们通过先进的表征方法，在这些巨大的长度范围内研究电池，并有助于找到更好的电池路径，”马尔姆说。