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美科學(xué)家就固態(tài)電解質(zhì)抗裂問題提出新方案
2026年01月20日 15:19:51
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：4455
近日，美國斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一問題提出了新的方案，有望顯著增強(qiáng)固體電解質(zhì)材質(zhì)的抗開裂能力，提升其使用過程中的性能與穩(wěn)定性。
固態(tài)電池是一種使用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)液態(tài)電解液的新型電池技術(shù)，其結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的鋰離子電池或鋰聚合物電池不同，完全摒棄了液態(tài)或凝膠態(tài)電解質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)在理論上能提供更高的能量密度，并有望解決現(xiàn)有鋰電池的諸多缺陷，如易燃性、電壓限制、電解質(zhì)界面不穩(wěn)定及循環(huán)壽命較短等問題。也正因如此，固態(tài)電池被視為是新一代高比能量儲(chǔ)能技術(shù)的理想方案之一，是目前儲(chǔ)能技術(shù)的重要發(fā)展方向。
固態(tài)電池技術(shù)的關(guān)鍵之一在于其核心材料——固態(tài)電解質(zhì)，事實(shí)上這也是目前限制固態(tài)電池發(fā)展的一個(gè)重要原因。
固態(tài)電池采用的固體電解質(zhì)材質(zhì)接近陶瓷，雖然硬度可觀，但是韌性不足，在制造和使用過程中有非常大的可能出現(xiàn)肉眼難以察覺的微小裂紋，并會(huì)在反復(fù)的充放電過程中不斷擴(kuò)大。這些裂痕的存在會(huì)嚴(yán)重影響電池的耐用性，又很難在生產(chǎn)過程中避免，最終導(dǎo)致固態(tài)電池很難達(dá)到預(yù)期的性能和壽命。也正因如此，解決固態(tài)電池的抗裂難題成為了實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池發(fā)展的一個(gè)重要突破口。
而就在近日，美國斯坦福大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一問題提出了新的方案，有望顯著增強(qiáng)固體電解質(zhì)材質(zhì)的抗開裂能力，提升其使用過程中的性能與穩(wěn)定性。
據(jù)悉，該研究團(tuán)隊(duì)以鋰鑭鋯氧化物固態(tài)電解質(zhì)為研究對(duì)象，通過在表面引入一層經(jīng)退火處理的超薄銀涂層，使材料表面變得更加堅(jiān)韌，同時(shí)也保護(hù)材料免受鋰通過裂紋鉆入材料內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)，有效提升固態(tài)電池的穩(wěn)定性，以及降低在快速充電條件下材料形成破壞性結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)。
這種方案雖然不能幫助材料完全消除微小缺陷，但幫助固態(tài)電池不再對(duì)這些缺陷那么“敏感”。被認(rèn)為是一種安全、耐用且成本可控、可推廣的新思路。目前該成果已經(jīng)發(fā)表于新一期《自然·材料》雜志，感興趣的讀者可以查閱學(xué)習(xí)。
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