电池生产技术的新发现可以将电池寿命延长一倍
我们使用的智能手机、平板电脑、笔记本电脑,大部分都是锂离子电池,使用液体作为电解液,但是这些液体电解液非常易燃。从这个角度来说,固体电解质可能更安全,但不规则,要谨慎使用。麻省理工学院(MIT)的研究人员发现了一种双锂离子电池,它结合了液体和固体电解质,并通过使用光滑的固体电解质表面来防止液体电解质短路和着火。
电池中的电解质是介于阳极和阴极之间的材料。当电池充电或放电时,电离子通过电解质从一个电极转移到另一个电极。常用的液体电解质易燃,容易形成枝晶,造成短路,损坏电池。为了解决这个问题,研究人员试图使用固体电解质,如特殊的陶瓷材料。虽然这样可以消除短路的易燃性风险,但实际测试表明,固体电解质的运行是不规则的,比预期更容易发生短路。
左侧为粗糙的固体电解质表面,右侧为光滑的固体电解质表面
此前,研究人员对固体电解质的性质有错误的理解。他们认为固体电解质的坚固性决定了枝晶是否会出现,但麻省理工学院的研究人员发现电解质的光滑性是阻止枝晶出现的重要因素。麻省理工学院的研究人员认为,电解质的固定并不决定电池的树突能否渗透到电解质中。
研究表明,电解液表面的光滑度是防止枝晶形成的重要因素,电解液表面的细微划痕可能为枝晶形成奠定基础。使用光滑的固体电解质可以消除电解质易燃性的问题,固体锂金属也可以作为电池电极。液固复合电解质有潜力使锂离子电池的电池容量翻一番。目前,这种电池技术还在深入研究中,一旦可行,将突破电动汽车和便携式设备电池寿命的瓶颈。