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糖果派对-金沙糖果派对官方网站:全固态锂电池将大幅提升能量密度和安全性

发布者: 金沙糖果派对官方网站发布时间:2020-08-10

糖果派对|大多数电池由两个称作电极的液体电化学活性层构成,并由被流经液体或凝胶电解质的聚合物膜分隔。但最近的研究探究了全固态电池的可能性,其中液体(潜在易燃)电解质将被液体电解质替代,这可以强化电池的能量密度和安全性。

现在,麻省理工学院的一个团队第一次探寻了硫化物恩液体电解质材料的机械性能,以确认其融合到电池中时的机械性能。新的研究结果找到在本周的“高级能源材料”杂志上公开发表,该论文由麻省理工学院的研究生FrankMcGrogan和TusharSwamy,材料科学与工程教授KrystynVanVliet,材料科学与工程教授陈明清,另外四位还包括由麻省理工学院材料科学与工程中心及其材料加工中心管理的国家科学基金会本科研究经验(REU)的本科生。

锂离子电池获取了一种轻量级的储能解决方案,使许多当今的高科技设备能用,从智能手机到电动汽车。但是在这种电池中,用液体电解质替换常规的液体电解质可具备显著的优点。重量非常时,这种全固态锂离子电池可以在电池组级别获取甚至更大的能量存储能力。

它们还可以基本上避免被称作“树突”的微小的,指状的金属凸起带给的风险,树突可以击穿电解质层生长并造成短路。“全固态电池是性能和安全性的有吸引力自由选择,但仍有一些挑战。”VanVliet说道。

在当今市场占到主导地位的锂离子电池中,锂离子在电池电池时通过液体电解质从一个电极抵达另一个电极,然后在用于时通过忽略的方向流到。“这些电池是十分有效地的,但液体电解质具备化学不稳定性,甚至是易燃的。

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”VanVliet说道。“所以,如果电解质是液体不会更加安全性,并且体积更加小,重量更加重。

”但是用于这种仅有液体电池的大问题是当电极重复电池和静电时,电池内部的电解质材料有可能再次发生什么样的机械形变。这种循环使得电极随着锂离子转入和离开了其晶体结构而收缩和膨胀。在刚性电解质中,这些尺寸变化有可能造成较高形变。

如果电解质也是脆性的,尺寸的恒定变化可造成裂纹,并很快地减少电池性能,甚至有可能产生有利于损毁电池的树突构成的地下通道,如在液体电解质电池中那样。但是,如果材料外用脱落,那些形变可以在材料较慢裂开前被招揽。到目前为止,硫化物对长时间实验室空气的极端敏感性对测量其机械性能,还包括断裂韧性明确提出了挑战。

为了防止这个问题,研究人员在矿物油浴中展开机械测试,维护样品免遭与空气或水分的任何化学相互作用。用于该技术,他们需要详尽测量硫化锂的机械性能,硫化锂被指出是全固态电池电解质最有期望的候选者。“液体电解质有很多有所不同的候选者,”McGrogan说道。

其他团体早已研究了锂离子导电氧化物的机械性能,但是迄今为止对硫化物的研究很少,即使它们需要较慢地传导锂离子而十分具备潜力。此前,研究人员用于声学测量技术,使声波通过材料以观测其机械不道德,但是该方法无法分析材料对脱落的抵抗力。本项新的研究工作用于细尖探针转入材料并监测其号召,测量出有了材料更加最重要的性能,还包括硬度,断裂韧性和杨氏模量(取决于材料的剪切能力在产生形变下共轭)。“研究小组早已测量了硫化物恩液体电解质的弹性性能,但没测量脱落性能,”VanVliet说道。

脱落性能对于预测材料在电池中用于电解质时否有可能裂痕或碎裂是至关重要的。研究人员找到,该材料的综合性能类似于橡皮泥或盐水太妃糖的性质人组:当遭受形变时,它可以更容易地变形,但是在充足低的形变下它可以像脆性玻璃片一样开裂。

“通过详尽理解这些属性,你可以计算出来材料在脱落之前能忍受多大的形变,并且在设计电池系统时考虑到这些信息。”VanVliet说道。

事实证明,硫化物材料比电池用于的理想材料更脆。“但是只要未知其性质,并且系统设计合理,该材料依然可以具备用于固态电解质的潜力。”McGrogan说道。

“你必需环绕这个科学知识展开设计。。

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