固態(tài)鋰電池技術新突破 商用已近在眼前

有外媒報道，有電池研究團隊的人員成功研發(fā)了一款基于硫化物的超離子導體，可作為固態(tài)電池使用的一種高性能固態(tài)電解質。此種新材料能夠在室溫下，讓鋰離子的電導率達到10.2 mS/cm，可與典型鋰離子電池中使用的液態(tài)電解質相媲美。

此外，該研究團隊還研發(fā)了一種新型合成技術，可以將現有合成技術的處理時間縮短三分之一以上。預計該項技術將極大地加速超離子固態(tài)電解質材料的量產，促進全固態(tài)電池的商業(yè)化。

目前，基于液態(tài)電解質的鋰離子電池主要用于電動車和儲能設備。不過，由于此種電池的安全問題被屢次提及，人們對現有采用易燃液態(tài)電解質的電池的各種擔憂也有所增加。為了解決這一安全問題，全固態(tài)電池技術引起了極大的關注。不過，與鋰離子可以自由移動的液態(tài)電解質不同，由于鋰離子的移動被限制在一個堅硬的固態(tài)晶格中，固態(tài)電解質的鋰離子電導率只有液態(tài)電解質的1/10至1/100。這一點也成為研發(fā)固態(tài)電池技術中最重要、最困難的挑戰(zhàn)之一，而且也有巨大的技術和經濟價值。

對于固態(tài)電池技術這方面的缺點，電池科研研究人員采用一種稱為硫銀鍺礦的硫化物晶體結構，研發(fā)出一種具有超強導電性的固態(tài)電解質。同時，由于該晶體結構的鋰離子濃度高且結構穩(wěn)定，因而具有很高的應用前景。不過，由于該結構的獨特性，將鋰離子困在一個位于硫銀鍺礦晶體的八面體籠中，其鋰離子電導率仍然低于4 mS/cm。

為了克服這個缺點，科研人員又研發(fā)了一種新型鋰離子通道，通過應用一種技術，在特定的原子位置上，選擇性地替換掉一種鹵素元素——氯，從而讓鋰離子能夠穿越該八面體籠，讓新型固態(tài)電解質材料的鋰離子電導率達到了10.2 mS/cm，與室溫下傳統(tǒng)液態(tài)電解質相當，而且在各種電池工作條件下仍能保持電化學穩(wěn)定性。

隨著固態(tài)電池技術的不斷發(fā)展和成熟，看樣子，固態(tài)鋰電池進入商用階段已經不遠了。