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科學家利用CT掃描固態電池內部 發現電池性能下降的真正原因

鉅大LARGE  |  點擊量:915次  |  2020年03月06日  

固態電池是一種可以利用所有固態原件的新型電池設計,因為儲能高,而且比液態電池更安全,近年來一直備受關注。然而,要制造出耐用的固態電池并不容易。據外媒報道,美國佐治亞理工學院(GeorgeTech)的研究人員,利用X射線計算機斷層掃描(CT),觀察電池內部的材料界面附近是如何產生裂紋的。科學家們利用這些發現,尋找增強儲能設備的新方法。


這項研究得到美國國家科學基金會贊助。研究人員構建新的固態電池,用固體陶瓷盤作為電解質,緊密地夾在兩片固體鋰之間。科學家們與佐治亞理工學院的X射線成像專家ChristopherSaldana合作,將固態電池置于X射線顯微鏡下,然后開始充放電,觀察物理退化跡象。在幾天時間內,陶瓷盤上逐漸形成網狀的裂紋。研究人員發現,這些裂紋即是問題所在,它們在循環過程中阻擋了離子的流動。


佐治亞理工學院的助理教授MatthewMcDowell表示,人們通常認為,鋰金屬和電解質界面處的化學反應,是電池性能下降的原因。現在通過成像可以知道,在這種特殊材料中,影響電池性能的并不是化學反應本身,而是電池內部的裂紋。研究人員認為,這一發現也適用于其他類型的固態電池,有助于打造更耐用的電池結構。


McDowell表示:“在普通鋰離子電池中,我們用的材料決定了儲存能量的多少。純鋰的儲量最大,但它與液體電解質不能很好地結合。但是,假如你選用固態鋰和固態電解質,那將是召喚能量密度的圣杯。”


目前,佐治亞理工學院的研究人員正在設計一種新電池。新電池完全采用固體材料,與傳統電池相比,安全性和能量密度更高。

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