深圳新能源轿车~研讨团队开发半固态电极 避免下一代锂电池短路

为了打破电池规划边界，在既定空间或分量中包容越来越多的电力和能量，研讨人员正在讨论一项更有出路的技能，在锂离子电池的两个电极之间选用固态电解质资料，而不是电解液。

但是，这类电池一向存在一个问题，即其间一个电极上会构成金属枝晶，终究衔接电解质，使电池短路。据外媒报导，麻省理工学院（MIT）等院校的研讨人员现已找到一种避免枝晶构成的办法，有望提高这种新式高功率电池的潜力。

麻省理工学院参加此项研讨的人员包含研讨生Richard Park、教授Yet-Ming Chiang和 Craig Carter等人，其他研讨人员别离来自德克萨斯农工大学(Texas A&M University)、布朗大学(Brown University)和卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)。

固态电池兼具安全性和能量密度，因而这一技能备受重视。但研讨人员Yet-Ming Chiang表明：“仅有能完成能量密度的办法是运用金属电极。”将金属电极与液体电解质耦合，可以取得杰出的能量密度，但比起固态电解质，无法取得相同的安全优势。固态电池只要运用金属电极才有含义，但这类电池的开发遭到枝晶成长的阻止，枝晶体终究会填充两个电极板之间的缝隙，导致电池短路。众所周知，在快速充电的情况下，一般电流越大，枝晶构成得越快。现在，试验固态电池所能到达的电流密度，远低于商用可充电电池的需求。但研讨人员以为，其发展前景杰出，由于这种试验版电池可以存储的能量几乎是传统锂离子电池的两倍。

该团队采纳在固态和液态之间折衷的办法来处理枝晶问题。研讨人员制造半固态电极，与固态电解质资料相触摸。半固态电极可以在界面上供给一种自我修正外表，而不是固态脆性外表，后者或许导致细小的裂缝，为枝晶构成埋下伏笔。

这一创意来自试验性的高温电池，其间一或两个电极由熔融金属构成。据介绍，这种熔融金属电池能到达数百摄氏度的温度，无法用于便携式设备。但经过这项作业的确可以看出，液体界面可以完成高电流密度，而不会构成枝晶。研讨人员Richard Park表明：“起点是开发根据精心选择的合金的电极，以便引进一种可以作为金属电极的自我修正组件的液相。”

与其说这种资料是液体，不如说它是固体，但类似于牙医用来填充龋洞的汞合金固体金属，依然可以活动和成形。在这种情况下，它由钠和钾的混合物制成，在正常的电池作业温度下，处于一种既有固相又有液相的状况。研讨小组证明，在不构成任何枝晶的情况下，该体系的运转电流或许比运用固态锂大20倍。下一步将用实践的含锂电极来仿制这种功能。

在第二个版别的固态电池中，研讨小组在固态锂电极和固态电解质之间引进一层十分薄的液态钠钾合金。结果表明，该办法也能克服枝晶问题，为进一步研讨供给了另一种途径。

研讨人员表明，这种新办法适用于许多不同版别的固态锂电池。该团队下一步将展现该体系对各种电池架构的适用性。