蓋世汽車訊 與傳統(tǒng)電池相比，固態(tài)電池具有更高的能量潛力且更安全，是推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵。據(jù)外媒報(bào)道，賓夕法尼亞州立大學(xué)（Penn State University）的研究人員提出了一種改進(jìn)的固態(tài)電池生產(chǎn)方法，通過(guò)冷燒結(jié)實(shí)現(xiàn)多材料集成，從而獲得更好的電池。

（圖片來(lái)源：賓夕法尼亞州立大學(xué)）

該團(tuán)隊(duì)在相對(duì)較低的溫度下對(duì)陶瓷固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行冷燒結(jié)。對(duì)碳和活性材料來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)燒結(jié)過(guò)程中的溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致材料降解。研究人員將陶瓷固態(tài)電解質(zhì)的燒結(jié)溫度，從通常的1200℃降至400℃以下，從而使固態(tài)電解質(zhì)可與電池中的其他構(gòu)成整合在一起，比如活性材料和電極，并將界面冷燒結(jié)在一起。

該項(xiàng)研究的主要作者、材料科學(xué)博士生Zane Grady表示，解決這一問(wèn)題是目前科學(xué)界最熱門(mén)的話題之一。“這表明利用陶瓷制造固態(tài)電池是可能的。在采用低溫?zé)Y(jié)方法之前，人們認(rèn)為在低溫環(huán)境下必須使陶瓷在密度或電導(dǎo)率上做出妥協(xié)。這打開(kāi)了固態(tài)電池材料之間可以協(xié)同加工的整個(gè)窗口，這是其他任何陶瓷加工方法都做不到的?！?/p>

固態(tài)電池電解質(zhì)由陶瓷、聚合物、聚合物基復(fù)合材料或柔軟的非晶態(tài)材料制成。作為離子導(dǎo)體和固態(tài)電解質(zhì)，陶瓷被認(rèn)為是最好的材料之一。在之前的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)演示了如何在低于150℃的低溫?zé)Y(jié)條件下，制造多層固態(tài)鋰離子電池。研究人員借助導(dǎo)電鹽來(lái)獲得適當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)性能，然而，這會(huì)削弱部分導(dǎo)電和安全性能。該團(tuán)隊(duì)證明，由磷酸鋯硅酸鈉組成的固態(tài)電解質(zhì)（簡(jiǎn)稱NASICON固態(tài)電解質(zhì)），可以在略高的溫度（375℃）下進(jìn)行冷燒結(jié)，方法是采用活性更強(qiáng)的固體氫氧化鈉瞬態(tài)溶劑，代替液體瞬態(tài)溶劑。在這種情況下，不使用任何額外的導(dǎo)電鹽，就制備出一種導(dǎo)電陶瓷固態(tài)電解質(zhì)。

對(duì)于目前的這項(xiàng)研究，該團(tuán)隊(duì)展示了一種制造固態(tài)電池混合導(dǎo)電電極的新途徑。該團(tuán)隊(duì)采用一種NASICON（鈉超離子導(dǎo)體）正極陶瓷粉末，通過(guò)瞬態(tài)溶劑使其致密化成為陶瓷復(fù)合顆粒，并用卡弗壓片機(jī)（carver press）對(duì)粉末施加必要的壓力，在375℃下加熱3小時(shí)。  

該團(tuán)隊(duì)下一步將微調(diào)這種固態(tài)電池冷燒結(jié)工藝。Grady表示：“研究人員認(rèn)為有可能真正探討冷燒結(jié)電解質(zhì)的成分，并研究陶瓷混合導(dǎo)電和組成之間的關(guān)系。這樣就可以充分優(yōu)化活性材料，同時(shí)獲得在適當(dāng)溫度下運(yùn)行電池所需的導(dǎo)電性。另一方面，研究人員也在探索分層結(jié)構(gòu)。這樣就可以混合所有東西，包括正極中的固體電解質(zhì)?！?/p>

研究人員還將探討一些額外問(wèn)題，比如如何將正極和電解質(zhì)疊放在一起，而不會(huì)在界面上造成離子瓶頸；以及可以制造出多薄的電解質(zhì)。

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁(yè) >