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工程师开发高能量密度全固态电池

固态电池技术在能量存储方面已达到新的里程碑。得益于日本研究人员开发的新型导电材料,全固态电池将拥有迄今为止最大的能量密度。

氢化锂超离子导体将氢阴离子(负离子)的簇排列成特殊的结构。该材料对锂金属具有更高的稳定性,而锂金属是目前电池中电极材料的基准。

研究人员从东北大学(东北)和高能加速器研究机构(KEK)描述了他们新的导体作为全固态电池最好的负极材料。

标准锂离子电池在能量密度方面已达到其极限。它们只能存储这么多的电,并且只能以一定的最高速度传输离子。研究人员再也无法从基于锂的技术中获得更多的性能。

具有锂金属阳极的全固态电池提供了一种提高能量密度的方法。然而,它们对于在细胞中大量生产仍然不切实际。

当固体电解质材料与锂阳极相互作用时,它们变得不稳定。它们使锂离子的转移更加困难,从而降低了电池的性能和能量密度。(相关:杂乱无章的晶体可能是新的镁电池储能技术的关键。)

这种新的固体电解质即使接触锂也能保持稳定

为了应对这些挑战,东北和KEK研究团队开发了一种固态电解质,可以高速传输大量离子。更重要的是,它对锂金属也保持非常稳定。

“我们希望这一发展不仅会激发未来寻找基于复合氢化物的锂超离子导体的努力,而且还将开拓固体电解质材料领域的新趋势,这可能会导致高能量密度电化学装置的发展。 ”,东北研究人员Sangryun Ki解释说,他是超离子导体的开发商之一。

除了限制能量密度外,锂离子电池还存在严重的缺陷,例如电解液泄漏和着火。全固态电池不会遭受这些问题的困扰。

尽管存在这些问题,但锂仍保持其全固态电池的“最终阳极材料”的称号。在制造阳极的可用材料中,该金属具有最高的理论容量和最低的电位。

这样,传导锂离子的固体电解质成为全固态电池的重要组成部分。电解质传输离子并保持稳定的能力有助于电池的性能。

全固态电池大大提高了其能量密度

大多数固体电解质趋于变得化学或电化学不稳定。当他们物理接触锂金属时表现不佳;或两者。这样,这些材料之间的界面会发生副反应,从而增加电阻。

较高的电阻会降低电池效率。通过多个充电和放电周期运行电池会使情况变得更糟。

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