麻省理工学院开发全新电池电极有望提高电池功率密度

2020-02-07 11:47

麻省理工学院一个研究小组宣布，他们已经开发出一种全新电池电极，可以生产出更强大的电池。这一突破是基于麻省理工学院称之为“长期追求的目标”，即使用纯锂金属作为电池的阳极。麻省理工学院的设计来自朱丽实验室，是开发全固态电池概念的一部分。
该概念将在电池内部的两个电极之间抛弃用作电解质的液体或聚合物凝胶。当前电池中的电解质允许锂离子在充电和放电循环中来回运动。科学家说，全固态版本，比挥发性高，过去曾是锂电池爆炸源的液体电解质更安全。

固态电池面临的最大挑战之一是，当它们充电时，原子在锂金属内部堆积，导致锂金属随着充电而膨胀，金属在放电过程中收缩。电池形状这种反复变化使固体很难保持恒定的接触，并容易导致固体电解质断裂或分离。

另一个挑战是，当固体电解质与锂金属接触时，没有一种物质是化学稳定的，从而使其随着时间的推移而降解。现在开发团队使用了一种不同寻常的设计，使用了另外两类固体，即“混合离子电子导体”（MIEC）和“电子和锂离子绝缘体”（ELI）。这两种材料在与锂金属接触时都具有化学稳定性。
他们开发了一种三维纳米结构，其形式为蜂窝状六边形MIEC管阵列，部分注入固体锂金属，形成电池的一个电极，每个电极管中都有额外的空间。当锂在充电过程中膨胀时，它会填充管内的空位。在充电过程中，这种流动释放了膨胀产生的压力。ELI被用作MIEC壁和固体电解质层之间的“关键机械粘合剂”。目前，开发小组正在规模化他们的发明。