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皓天鑫
眾所周知，開發(fā)下一代儲(chǔ)能技術(shù)有兩個(gè)很有前景的途徑，涉及使用高密度鋰金屬、固態(tài)電解質(zhì)。而近期，有一項(xiàng)新研究將這兩大方向結(jié)合在了一起，取得了令人興奮的新突破。據(jù)報(bào)道，美國科學(xué)家已經(jīng)展示了如何在電化學(xué)脈沖的幫助下，解決與這些架構(gòu)相關(guān)的穩(wěn)定性問題，為每次充電運(yùn)行時(shí)間更長的電動(dòng)汽車和智能手機(jī)鋪平道路。
這項(xiàng)研究成果已發(fā)表在了美國化學(xué)學(xué)會(huì)能源類雜志ACS Energy Letters上。
該領(lǐng)域的部分研究集中在陽極上，它作為設(shè)備的兩個(gè)電極之一，有助于促進(jìn)鋰離子通過液體電解質(zhì)的傳輸。
如今的陽極是由石墨和銅混合制成的，但純鋰金屬是一種誘人的替代品，因?yàn)樗峁┝斯腆w材料中最高的能量密度。
然而，到目前為止，將鋰金屬集成到電池中是很困難的，因?yàn)榭茖W(xué)家們遇到了各種各樣的安全問題，這些問題很快就導(dǎo)致了他們的失敗。
有一種思路認(rèn)為，用固體電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)將會(huì)制造出更適合鋰金屬使用的電池。這種材料的交叉是橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)科學(xué)家的新工作重點(diǎn)，他們相信他們已經(jīng)找到了一種方法，將它們以穩(wěn)定和持久的方式結(jié)合在一起，而且不會(huì)影響性能。
在固態(tài)電池中，將材料融合在一起通常是一項(xiàng)棘手的任務(wù)，因?yàn)槌掷m(xù)的充放電循環(huán)會(huì)導(dǎo)致接頭不穩(wěn)定，并導(dǎo)致形成空洞，這就是所謂的接觸阻抗。
施加壓力是解決這個(gè)問題的一種方法，但這種技術(shù)需要在電池運(yùn)行時(shí)定期使用，也可能導(dǎo)致電池短路。
ORNL的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋰金屬陽極與固體電解質(zhì)結(jié)合時(shí)，他們可以通過施加一個(gè)短的、高壓的電化學(xué)脈沖來消除這些空隙。這些脈沖就好像一股電流圍繞在空洞周圍，導(dǎo)致它們消散，從而在材料界面處產(chǎn)生更廣泛的接觸。
由于這對(duì)電池沒有不利影響，而且脈沖技術(shù)可以使電池恢復(fù)到幾乎原始的容量，科學(xué)家們?cè)O(shè)想，有一天這項(xiàng)技術(shù)將提供一種可行的方法來管理固態(tài)鋰金屬電池的運(yùn)行。
他們表示，這種系統(tǒng)可以提供兩倍于目前解決方案的能量密度，而且體積要小得多，這意味著電動(dòng)汽車每次充電可以走得更遠(yuǎn)，或者智能手機(jī)可以運(yùn)行更長時(shí)間。
該項(xiàng)目的聯(lián)合負(fù)責(zé)人Ilias Belharouak說：“這種方法將實(shí)現(xiàn)全固態(tài)架構(gòu)，而不會(huì)施加可能損壞電池的外力，在電池使用期間部署是不切實(shí)際。在我們開發(fā)的過程中，電池可以正常制造，如果電池疲勞了，就可以施加脈沖來恢復(fù)活力和刷新界面。”
科學(xué)家們現(xiàn)在正在繼續(xù)開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，通過試驗(yàn)更先進(jìn)的電解質(zhì)材料，并研究如何將其擴(kuò)大到工作規(guī)模的固態(tài)電池系統(tǒng)中。
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