日本開發(fā)出超離子固態(tài)鋰電池

近期，一個(gè)日本研究小組開發(fā)出一種能像電解液一樣產(chǎn)生電流的固態(tài)電介質(zhì)，并用其制造出了固態(tài)鋰電池，其導(dǎo)電性可達(dá)到現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池的水平。研究人員表示，由于固體更緊密堅(jiān)固，這種高導(dǎo)電性的固態(tài)鋰電池能在更寬的溫度范圍下供電，抵抗物理損傷和高溫的能力更強(qiáng)。相關(guān)研究發(fā)表在《自然·材料學(xué)》上。

鋰離子電池由于能效密度高、再充性能好、使用損耗小等優(yōu)點(diǎn)，普遍用于消費(fèi)電子領(lǐng)域和電動(dòng)汽車。目前高能效、高密度的化學(xué)電池只能靠液態(tài)電介質(zhì)才能實(shí)現(xiàn)，而液態(tài)介質(zhì)比較脆弱，需要給電池附加多重安全防護(hù)措施，這就使得大型電池系統(tǒng)既復(fù)雜又昂貴。而現(xiàn)有的固體電介質(zhì)實(shí)際電導(dǎo)率很低，只能達(dá)到液態(tài)電解液的十分之一左右，對(duì)溫度變化較敏感，工作溫度限制在了50℃到80℃范圍。

研究小組開發(fā)的稱為鋰超離子導(dǎo)體(Li10GeP2S12)的新材料，仍然用鋰作離子導(dǎo)體，但給它們涂了一層晶體結(jié)構(gòu)層，天然晶格就成了允許離子通過的小孔，外層結(jié)構(gòu)生成了讓離子能夠運(yùn)動(dòng)的通道。他們對(duì)這種固態(tài)鋰電池進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)其在導(dǎo)電性能上達(dá)到了現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池的水平，而且新電池能在-100℃到100℃之間的溫度范圍內(nèi)工作。

研究人員指出，這種固態(tài)電介質(zhì)電池在制造上易于成型、模壓和組裝，制造工藝更加簡單而廉價(jià)，穩(wěn)定性好不揮發(fā)。如果大量生產(chǎn)有望降低消費(fèi)型電子設(shè)備的價(jià)格，尤其是在電池就占了近一半成本的電動(dòng)汽車領(lǐng)域。

總結(jié)

研究表明，電動(dòng)汽車的能源效率已超過汽油機(jī)汽車。特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。然而，電動(dòng)汽車推廣起來并不順暢，這與其充電電池不無關(guān)聯(lián)。作為現(xiàn)代高性能電池的代表，鋰離子電池具有可快速充放電、充電效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，但目前靠液態(tài)電介質(zhì)才能實(shí)現(xiàn)的大型電池系統(tǒng)復(fù)雜且昂貴，好在日本科研人員制造出的固態(tài)鋰電池，制造工藝簡單而廉價(jià)，這或?qū)⒊蔀殡妱?dòng)汽車普及應(yīng)用的一大推手。