新型固態(tài)電解質(zhì)有望造就完美電池

美國(guó)麻省理工學(xué)院和韓國(guó)三星公司的研究人員在電解質(zhì)材料研究方面取得突破。他們找到一種新型固態(tài)電解質(zhì)材料，能一次性解決傳統(tǒng)鋰離子電池在容量、體積、壽命和安全上所面臨的多種問(wèn)題，有望造就出一種性能優(yōu)異且更為安全持久的電池。 打開(kāi)當(dāng)今無(wú)處不在的智能設(shè)備——無(wú)論是手機(jī)、筆記本電腦還是電動(dòng)汽車，你會(huì)發(fā)現(xiàn)電池在其中都占據(jù)了很大一部分的空間。除了能量密度低、待機(jī)時(shí)間短外，傳統(tǒng)電池還存在壽命有限，使用不當(dāng)極易引發(fā)火災(zāi)的問(wèn)題。 在新研究中，麻省理工學(xué)院博士后王燕(音譯)和材料與工程學(xué)教授格布蘭德·塞達(dá)爾所帶領(lǐng)的研究小組避開(kāi)熱門(mén)的電極材料，從電解質(zhì)材料入手，開(kāi)辟了一條全新的途徑。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期的《自然·材料》雜志上。 該研究小組在對(duì)多種材料進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，一種被稱為超離子的鋰離子導(dǎo)體是一種非常理想的材料。它是一種鋰、鍺、磷和硫的化合物，能替代鋰離子電池中常用的電解液。 塞達(dá)爾說(shuō)，固態(tài)電解質(zhì)將是“一個(gè)真正的游戲規(guī)則顛覆者”，這種材料將打造出一款完美的電池，解決目前鋰離子電池所面臨的絕大多數(shù)問(wèn)題，讓電池的壽命、安全性以及成本之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡。新技術(shù)未來(lái)將能應(yīng)用到從手機(jī)到電動(dòng)汽車的一系列產(chǎn)品當(dāng)中。 常見(jiàn)電池的電解質(zhì)通常是一種液體的有機(jī)溶劑，其功能是在電池充放電過(guò)程中從電池的兩極之間運(yùn)送帶電離子，目前絕大多數(shù)與鋰離子電池相關(guān)的火災(zāi)都與此相關(guān)。而在電池當(dāng)中，鋰本身比較穩(wěn)定不易燃燒。固態(tài)電解質(zhì)則能完全避免這一問(wèn)題。 此外，固態(tài)電解質(zhì)還擁有其他優(yōu)勢(shì)：例如在占用空間不變的情況下能存儲(chǔ)更多電能，可將能量密度提高20%至30%;它們幾乎沒(méi)有降解反應(yīng)，這意味著可以持續(xù)使用超過(guò)數(shù)十萬(wàn)個(gè)周期;這種電池對(duì)溫度不會(huì)過(guò)于敏感，即便是在極端低溫條件下也能正常工作。 總編輯圈點(diǎn) 鋰電池已經(jīng)是成熟的電源，但其潛力仍有待挖掘。電解質(zhì)是最大瓶頸，也是各種新式鋰電池的突破口。如果新的解決方案奏效，我們將擁有雙倍續(xù)航時(shí)間的手機(jī)和電動(dòng)車——電池更安全意味著可以做得更大;而且電池報(bào)廢會(huì)顯著推遲，電動(dòng)車行業(yè)將因此受益匪淺。