鋰電池之父公布新技術(shù) 能儲存3倍電量

      鋰離子電池目前被廣泛運用在筆記本電腦、手機和平板電腦當中，而鋰離子電池的發(fā)明者之一、已有94歲的高齡的約翰·古迪納夫（John Goodenough）公布了新一代電池技術(shù)：能量密度是當前鋰電池3倍，且安全系數(shù)更高的全新固態(tài)電池。

約翰·古迪納夫（John Goodenough）

      據(jù)報道，古迪納夫這一里程碑式的研究于近日發(fā)表在《能源與環(huán)境科學》（Energy & Envrionmental Science）上。
      古迪納夫是費米獎得主，對材料科學與技術(shù)，特別是鋰離子電池領(lǐng)域做出了重要貢獻。他既是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰陽極材料的發(fā)明人，還發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰材料可用作鋰離子電池陰極，加快了鋰離子電池的商業(yè)化，對全球經(jīng)濟產(chǎn)生了重要影響。

鋰-硫固態(tài)電池示意圖

      此次，古迪納夫與瑪麗亞·海倫娜·布拉加（Maria Helena Braga）合作開發(fā)出一款電池，使用固態(tài)玻璃作為電解質(zhì)。據(jù)了解，此款電池具有許多優(yōu)點，如不易燃燒、體積能量密度高、循環(huán)壽命長、充放電速度快等。
      研究人員表示，固態(tài)電池能夠解決包括安全性在內(nèi)的許多問題。例如，去年年底韓國三星集團因電池起火爆炸而被迫召回其生產(chǎn)的三星Galaxy Note7手機。調(diào)查顯示，在三星Galaxy Note7手機電池事故中，主要是因為短路引起電池溫度過熱，或者電池爆炸。據(jù)電腦世界報道，電池短路的原因之一是被稱為“樹突（或樹枝）”的金屬晶須自發(fā)地形成，并穿透隔離電池陰極和陽極的電解質(zhì)屏障。

金屬鋰形成枝晶，造成電池短路的三維示意圖

      約翰·古迪納夫和瑪麗亞·海倫娜·布拉加聲稱，使用玻璃電解質(zhì)的固態(tài)電池能夠防止這些造成短路的金屬晶須的形成。

鋰-硫固態(tài)電池充放電實驗，電池電壓與時間示意圖

      根據(jù)試驗發(fā)現(xiàn)，固態(tài)電池的能量密度接近傳統(tǒng)鋰離子電池的3倍。這也就意味著，理論上，在相同體積的情況下，固態(tài)電池上能夠存儲相當于鋰離子電池3倍的電量。同時，研究人員還表示，固態(tài)電池能充、放電超過1200個周期，還能在零下4華氏度（相當于零下15.6攝氏度）的環(huán)境中正常使用。

約翰·古迪納夫和瑪麗亞·海倫娜·布拉加教授先前研發(fā)出的非晶固態(tài)電解質(zhì)。

      據(jù)悉，約翰·古迪納夫和瑪麗亞·海倫娜·布拉加目前正在繼續(xù)推進他們的固態(tài)電池研究，并且還準備申請專利。他們表示，使用鈉元素制作的固態(tài)玻璃電解質(zhì)，會比鋰離子電池使用的鋰元素更加利于環(huán)保，也能夠簡化制造過程。所以計劃近期與電池制造商合作，開發(fā)和測試為電動汽車和能源存儲裝置提供的新型電池。
      有分析認為，固態(tài)電池投入市場以后將給電動車行業(yè)帶來巨大變革。因為更高的能量密度意味著，一輛電動汽車一次充電后的續(xù)航里程將被大幅提高。除此之外，該新款固態(tài)電池中的電解質(zhì)在低溫環(huán)境中仍然具有很高的導電性，因此可以確保電動汽車在零度以下的天氣中仍然能正常工作。

      古迪納夫向《麻省理工科技評論》表示，他們正在準備給這款新型固態(tài)電池申請專利，并計劃與電池生產(chǎn)廠商合作，開發(fā)和測試為電動汽車和能源存儲裝置提供的新型電池。