科學(xué)家開(kāi)發(fā)出一種新的固態(tài)電池。它的特點(diǎn)：它有一個(gè)由純鋰制成的陽(yáng)極。堿金屬被認(rèn)為是理想的電極材料，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了最高的能量密度。但由于金屬具有很強(qiáng)的反應(yīng)性，因此尚未用作陽(yáng)極。然而，研究人員通過(guò)使用另外兩層新型聚合物來(lái)欺騙這種性質(zhì)。這些層保護(hù)電池的陶瓷電解質(zhì)，從而防止金屬以破壞性方式沉積。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，數(shù)百次充電循環(huán)是可能的，而細(xì)胞不會(huì)顯著損失容量。

預(yù)計(jì)將來(lái)有重大意義

固體電池被認(rèn)為是未來(lái)的重要發(fā)展。它們的特殊優(yōu)點(diǎn)是固態(tài)電池不含任何可能泄漏或著火的液體。因此，與目前的液體電解質(zhì)鋰離子電池相比，它們更安全，更可靠，更耐用。同時(shí)，固態(tài)電池有可能在相同的空間內(nèi)存儲(chǔ)更多的能量而且重量更輕。因此，預(yù)計(jì)該技術(shù)可以幫助各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。可能的應(yīng)用場(chǎng)景包括電動(dòng)交通，但也可以考慮醫(yī)療和空間技術(shù)中的小眾應(yīng)用。

研究人員的目標(biāo)是擴(kuò)大人們對(duì)固態(tài)電池的概念，使得鋰陽(yáng)極可以穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。在實(shí)現(xiàn)最高可能的能量密度時(shí)，鋰作為陽(yáng)極被認(rèn)為是首選材料。因?yàn)樽钶p的金屬也是所有化學(xué)元素中最具電負(fù)性的。

新型固態(tài)電池的兩個(gè)電極的能量密度均為460Wh/kg。與目前的鋰離子電池相比，這是一個(gè)非常好的價(jià)值。此外，該設(shè)計(jì)還有其他優(yōu)點(diǎn)。與使用液體電解質(zhì)的傳統(tǒng)鋰離子電池相比，固態(tài)電池對(duì)溫度的敏感性要低得多。這意味著它們不需要任何溫度管理裝置，例如先前在電動(dòng)車中使用的裝置，這應(yīng)該可以節(jié)省額外的重量。

聚合物薄膜作為保護(hù)層

通過(guò)在陽(yáng)極和電解質(zhì)之間安裝聚合物膜，可以使用由純鋰制成的陽(yáng)極。充電時(shí)，純鋰往往會(huì)形成不受控制的過(guò)量。這些所謂的枝晶可以使電池短路或機(jī)械破壞它。因此，在今天的鋰離子電池的陽(yáng)極中，鋰原子儲(chǔ)存在儲(chǔ)存介質(zhì)中，通常是石墨。這使電極和整個(gè)電池的重量增加了許多倍。

聚合物起到保護(hù)層的作用，首先可以使用鋰陽(yáng)極。它可以防止陶瓷電解質(zhì)與陽(yáng)極上的金屬鋰直接接觸。這可以防止陶瓷電解質(zhì)中的枝晶形成和化學(xué)變化等有害過(guò)程損害電池的功能。實(shí)驗(yàn)室的初步測(cè)試已經(jīng)成功。可以檢測(cè)到超過(guò)500次充電和放電循環(huán)，同時(shí)幾乎沒(méi)有任何性能損失。