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全固态锂离子电池原型有望在2022年问世

全固态锂离子电池是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态,不含任何液态组分的锂电池。全固态锂离子电池能够回避液态电解质锂电池的一些缺陷,如固/液界面处复杂反应、热力学不稳定性、引起火灾甚至爆炸等。尽管全固态锂离子电池具有预期优势,但是如果将其应用于电动汽车,其功率特性和能量密度仍还需要改善。全固态锂离子电池的低倍率和低能量密度的部分原因是缺乏合适的固-固异质界面形成技术,以使界面处具有与液体电解质体系相当的高离子电导率。

近日,日本信州大学能源与环境中心的Nobuyuki ZettsuKatsuya Teshima教授领导的团队在Science Reports上报导了一种新的固-固界面形成技术,通过立方晶体层的生长,他们在电池的电极间制备出了一层薄而致密的连接层[1]。晶体层中的每个晶体相互连接,锂离子的电导率与本体相比仅有小的降低。研究人员采用熔融态的LiOH作为溶剂,在与电极键连的基体上进行固态电解质晶体的生长。选定的结晶化合物需要满足立方晶体生长需要,以便使研究人员能够在层内控制晶体生长的厚度和连接区域,起到陶瓷隔膜的作用。Zettsu教授表示,当需要将电解质层堆积到电极层时,这种新型的晶体生长层可能是理想的陶瓷隔膜材料。

Zettsu教授指出,全固态锂离子电池很有希望应用于储能设备,研究人员已经与公司之间已经开展了合作,致力于在2020年推出全固态电池样品。Zettsu教授和其它研究人员计划在2022年制造出应用于电动汽车和可穿戴设备的全固态锂离子电池的原型。 

参考文献:

[1] Nobuyuki Zettsu, Hiromasa Shiiba, et al. Thin and Dense Solid-solid Heterojunction Formation Promoted by Crystal Growth in Flux on a Substrate. Scientific Reports, 2018; 8 (1) DOI: 10.1038/s41598-017-18250-9。

 

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本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑