新型固態電解質有望造就完美電池
- 發佈時間：2015-08-19 01:30:35 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京8月18日電 （記者王小龍）美國麻省理工學院和南韓三星公司的研究人員在電解質材料研究方面取得突破。他們找到一種新型固態電解質材料，能一次性解決傳統鋰離子電池在容量、體積、壽命和安全上所面臨的多種問題，有望造就出一種性能優異且更為安全持久的電池。
打開當今無處不在的智慧設備——無論是手機、筆記型電腦還是電動汽車，你會發現電池在其中都佔據了很大一部分的空間。除了能量密度低、待機時間短外，傳統電池還存在壽命有限，使用不當極易引發火災的問題。
在新研究中，麻省理工學院博士後王燕（音譯）和材料與工程學教授格布蘭德·塞達爾所帶領的研究小組避開熱門的電極材料，從電解質材料入手，開闢了一條全新的途徑。相關論文發表在最新一期的《自然·材料》雜誌上。
該研究小組在對多種材料進行分析後發現，一種被稱為超離子的鋰離子導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。
塞達爾説，固態電解質將是“一個真正的遊戲規則顛覆者”，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問題，讓電池的壽命、安全性以及成本之間實現最佳平衡。新技術未來將能應用到從手機到電動汽車的一系列産品當中。
常見電池的電解質通常是一種液體的有機溶劑，其功能是在電池充放電過程中從電池的兩極之間運送帶電離子，目前絕大多數與鋰離子電池相關的火災都與此相關。而在電池當中，鋰本身比較穩定不易燃燒。固態電解質則能完全避免這一問題。
此外，固態電解質還擁有其他優勢：例如在佔用空間不變的情況下能存儲更多電能，可將能量密度提高20%至30%；它們幾乎沒有降解反應，這意味著可以持續使用超過數十萬個週期；這種電池對溫度不會過於敏感，即便是在極端低溫條件下也能正常工作。
總編輯圈點
鋰電池已經是成熟的電源，但其潛力仍有待挖掘。電解質是最大瓶頸，也是各種新式鋰電池的突破口。如果新的解決方案奏效，我們將擁有雙倍續航時間的手機和電動車——電池更安全意味著可以做得更大；而且電池報廢會顯著推遲，電動車行業將因此受益匪淺。
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