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华裔科学家取得固态电池技术新突破:锂离子电池能量密度翻倍更“轻巧”

前瞻网  4.98万阅读  2019-11-29 14:00:38

澳大利亚迪肯大学(Deakin University)的两位华裔科学家已经使用一种常见的商用聚合物来制造固态电解质,从而为固态锂电池能量密度翻倍打开了大门,并使它们免于像此前三星手机那样的电池着火或过热爆炸。

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该大学前沿材料研究所的研究员Fangfang Chen博士和Wang Xiaoen Wang博士说,这意味着锂离子电池将不再具有着火危险,因为其中使用的挥发性液体电解质将被固体聚合物材料代替。

2017年4月,得克萨斯大学的两名研究人员宣布了一种不会燃烧的低成本全固态电池,其中一位是锂离子电池的共同发明者John Goodenough。

Chen博士说,二人重塑了聚合物与锂盐相互作用的方式,消除了传统锂电池通常高度易燃的特性。当前普遍使用的挥发性高的液态电解质,将被固体聚合物材料代替。

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“我们用来使电池工艺更安全的所有产品已经向市场推出。聚合物被用作电池导体已有50多年的历史,但我们是第一个使用现有商业化聚合物的产品,以一种改进的方式。”

“我们的研究结果表明,下一代电池将更加安全,并且性能将更加出色。”

“从我们发现的结果来看,这种电解质将使我们能够使用锂金属阳极,这将使未来的电池使用寿命是目前一次充电的两倍。另外,电池的体积和重量也可以减少一半,而不会影响正常性能的时间。”

Wang博士说,这可能是使锂电池能量密度增加一倍的一种方法,在商业环境中,目前锂电池的能量峰值达到约250 Wh/kg(特斯拉的Model 3电池组中)。将其提高到500 Wh/kg可以扩大电动车续航里程。

Chen博士表示,这一发现可能会改变日常生活中电池的处理方式。“我们通过使锂离子与聚合物弱结合,形成固体聚合物电解质来做到这一点。我们相信,这是科学界中无液体且有效地运输锂离子的第一个明确和有用的例子。”

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(图源:Joule杂志)

据他们设想,未来可以将电池相关设备安全地装在飞机行李中,或者电动汽车不会像现在这样对驾驶者或紧急服务人员构成火灾危险。

该过程已在纽扣电池中得到证明,下一步是将电池扩大到更大的应用范围,例如用于智能手机、电脑和电动车。Wang博士表示,已经在澳大利亚迪肯大学一流的电池技术研究和创新中心开始了袋式电池的制造和测试。“一旦达到袋式尺寸,我们希望吸引与行业合作伙伴的合作。”

论文已经发表在在同行评审的《焦耳》(Joule)杂志上。

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