美國開發(fā)出提高固態(tài)電池性能的新工藝

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室日前宣布，他們開發(fā)出一種加工工藝，可改善固態(tài)電池電解質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，大幅提升其性能，有助于研制出實(shí)用化的固態(tài)電池。

與使用電解液的傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池的能量密度高、耐熱性好，是新能源車的重點(diǎn)研發(fā)方向。固態(tài)電解質(zhì)的加工工藝決定了孔隙數(shù)量、晶粒尺寸等微觀結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)而影響電池的性能和壽命。

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員以反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鋰化合物為原料，將模具加熱至250攝氏度至300攝氏度，把原料粉末放入模具進(jìn)行壓制，壓力水平與當(dāng)前常用的單軸壓制工藝相當(dāng)。粉末放入模具后導(dǎo)致溫度迅速下降，待溫度穩(wěn)定到150攝氏度左右時(shí)，關(guān)閉溫控裝置使材料自然冷卻至室溫。

對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示，在室溫下開展的單軸壓制工藝會(huì)在產(chǎn)品中產(chǎn)生約12%的孔隙，而新工藝幾乎不產(chǎn)生孔隙。由于孔隙會(huì)妨礙離子流動(dòng)，新工藝產(chǎn)品的電導(dǎo)率在室溫下比單軸壓制產(chǎn)品高出約1000倍，在較高溫度下高出約10倍。此外，電解質(zhì)的臨界電流密度提升了約50%，意味著它能耐受更強(qiáng)的工作電流而不發(fā)生故障。

研究論文已發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會(huì)·能源通訊》雜志上。

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