高性能納米結構固體電解質被美國成功研發
2013-01-26 19:55:02 本站原創近日，美國橡樹嶺國家實驗室科學家表示，他們首次成功地為較高能量密度的鋰離子電池開發出高性能納米結構固體電解質。太陽能和風能具有間斷性特點，新研究為利用這些可再生能源給電動汽車電池和儲能電池充電奠定了基礎。
迄今為止，鋰離子電池依靠存在于電池正負兩極間的液體電解質傳導離子。而由于液體電解質易燃，特別是在研發體積更小而儲能更高的電池時更是如此，因而人們希望尋找到具有固體電解質的電池，以解決電池安全問題和尺寸限制。
橡樹嶺國家實驗室科學家、固體電解質電池項目研究帶頭人梁成都(音譯)說，為獲得更安全且重量輕的電池，在最初設計時就需要將安全問題牢記在心。在研究時，他們從電池系統中具有高穩定性的常規材料入手，特別是與鋰金屬陽極相容的材料。使用純鋰金屬作為陽極的電池與現在使用碳基陽極的電池相比，前者所提供的電能有望是后者的5至10倍。梁成都表示，高活性鋰金屬在易燃的液體有機電解質中進行充放電循環暗藏著嚴重的安全問題，固體電解質能夠讓鋰金屬在安全的環境中完成好充放電循環過程。
研究小組通過對名為鋰硫代磷酸鹽進行加工，開發出固體電解質，它的離子傳導能力是其自然塊狀傳導能力的1000倍。他們在加工鋰硫代磷酸鹽時，采用了納米構建化學處理方法，改變了原材料的結構。
研究論文合作者亞當•榮迪農介紹說，可以將鋰硫代磷酸鹽的加工前后視為石英晶體塊與精細海灘沙子的比較，加工后的電解質與原材料總量相同，但是卻是非常細小粒子的組合。固體電解質為納米量級的粒子構成，與原來的晶體結構相比，具有極強的離子傳導能力。
現在，科學家正在對實驗性固體電解質充電電池進行測試，同時等待其研究成果的專利獲得審批。榮迪農認為，由于采用了室溫且以溶液為基礎的化學反應加工途徑，因此這種固體電解質能夠十分容易地實現規模化生產。
