文明驾驶,安全出行,让交通规则成为我们的行为准则。现在还有好多人不知道佐治亚理工学院利用橡胶材料制造固态电解质 使电池更持久、更安全,接下来我们小编就来分享一下。
据外媒报道,为了使电动汽车成为主流产品,需要更具成本效益、更安全、寿命更长的电池,而且在使用过程中不会爆炸或危害环境。美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的研究人员或已发现一种取代传统锂离子电池的方法。这种电池采用一种常见的材料——橡胶。
弹性体(或合成橡胶)具有优异的机械性能,广泛应用于可穿戴电子产品和软机器人等消费产品和先进技术。研究人员发现,利用这种材料制成的3D结构,就像一条高速公路,能以优异的机械韧性快速运输锂离子,从而延长充电电池的使用时间。
在传统锂离子电池中,离子通过液体电解质移动。但是,这种电池具有不稳定性,即使是轻微的泄漏,也容易发生爆炸或火灾。考虑到安全问题,电池行业开始转向固态电池。固态聚合物电解质因制造成本低、无毒、柔软等优点受到关注。然而,传统聚合物电解质的离子导电性和机械稳定性差,无法保证固态电池可靠运行。
佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫机械工程学院(George W. Woodruff School of Mechanical Engineering)的研究人员Seung Woo Lee表示:“大多数行业都专注于制造无机固态电解质。但是,这种电解质难以制造,价格昂贵,而且不环保。”Lee所在的研究团队发现了一种橡胶基有机聚合物,其性能优于其他材料。
新颖的3D设计带来能量密度和性能的飞跃
佐治亚理工学院的研究人员利用这种橡胶电解质解决了常见问题,如锂离子传输速度慢、机械性能差。关键突破点在于,这种材料可以在坚固的橡胶基体中形成三维(3D)互连塑料晶体相。这种独特的结构,使其具有高离子导电性、优异的机械性能和电化学稳定性。
这种橡胶电解质可以在低温条件下通过简单的聚合工艺制成,在电极表面形成坚固而光滑的界面。这些特性可防止锂枝晶生长,支持离子更快地移动,使固态电池在室温下也能可靠运行。Lee表示:“橡胶具有很高的机械性能,已经得到广泛应用。这将有助于制造出成本更低、更可靠、更安全的电池。”
研究人员正在寻找提高电池性能的方法,通过更好的离子导电性,延长循环时间和缩短充电时间。目前已将电池的性能/循环时间提高了两倍。研究人员Michael Lee表示:“更高的离子电导率,意味着可以同时移动更多的离子。通过提高电池的比能量和能量密度,可以提高电动汽车的续航里程。”
这项工作可能会提高佐治亚州作为电动汽车创新中心的声誉。作为与该院合作的一部分,全球能源石化企业SK Innovation正在资助深入研究这种电解质材料,以开发比传统锂离子电池更安全、能量密度更高的新一代固态电池。SK Innovation最近宣布,将在美国佐治亚Commerce市建设一座新的电动汽车电池工厂,预计到2023年锂离子电池年产量将达到21.5吉瓦时。
SK Innovation下一代电池研究中心负责人Kyounghwan Choi表示:“全固态电池可以大幅提升电动汽车的续航里程和安全性。包括SK Innovation在内的快速成长型电池公司相信,全固态电池实现商业化,将改变电动汽车市场的游戏规则。”
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