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利用CT掃描固態(tài)電池內(nèi)部 發(fā)現(xiàn)電池性能下降的真正原因

鉅大LARGE  |  點擊量:1335次  |  2019年08月09日  

固態(tài)電池是一種可以利用所有固態(tài)原件的新型電池設(shè)計,因為儲能高,而且比液態(tài)電池更安全,近年來一直備受關(guān)注。然而,要制造出耐用的固態(tài)電池并不容易。據(jù)外媒報道,美國佐治亞理工學(xué)院(GeorgeTech)的研究人員,利用X射線計算機(jī)斷層掃描(CT),觀察電池內(nèi)部的材料界面附近是如何產(chǎn)生裂紋的。科學(xué)家們利用這些發(fā)現(xiàn),尋找增強(qiáng)儲能設(shè)備的新方法。


這項研究得到美國國家科學(xué)基金會贊助。研究人員構(gòu)建新的固態(tài)電池,用固體陶瓷盤作為電解質(zhì),緊密地夾在兩片固體鋰之間。科學(xué)家們與佐治亞理工學(xué)院的X射線成像專家ChristopherSaldana合作,將固態(tài)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(nèi),陶瓷盤上逐漸形成網(wǎng)狀的裂紋。研究人員發(fā)現(xiàn),這些裂紋即是問題所在,它們在循環(huán)過程中阻擋了離子的流動。


佐治亞理工學(xué)院的助理教授MatthewMcDowell表示,人們通常認(rèn)為,鋰金屬和電解質(zhì)界面處的化學(xué)反應(yīng),是電池性能下降的原因。現(xiàn)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(xué)反應(yīng)本身,而是電池內(nèi)部的裂紋。研究人員認(rèn)為,這一發(fā)現(xiàn)也適用于其他類型的固態(tài)電池,有助于打造更耐用的電池結(jié)構(gòu)。


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(zhì)不能很好地結(jié)合。但是,如果你選用固態(tài)鋰和固態(tài)電解質(zhì),那將是召喚能量密度的圣杯。”


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

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