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馬里蘭大學(xué)開發(fā)可打印固態(tài)電解質(zhì)薄膜 推動下一代鋰離子電池發(fā)展

時(shí)間:2020-11-23 09:08來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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(圖片來源:umd)
 
       鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動汽車和電網(wǎng)儲能系統(tǒng),但傳統(tǒng)鋰電池的電解液為有機(jī)液體,容易引發(fā)火災(zāi)和爆炸。相比之下,采用陶瓷固態(tài)電解質(zhì)(SSE)薄膜,可以阻止鋰枝晶生長,避免因熱失控造成短路,從而提供可行性安全解決方案,同時(shí)提升能量密度,推動下一代鋰離子電池發(fā)展。然而,由于材料質(zhì)量差,目前使用的SSE薄膜的離子電導(dǎo)率較低,大約在10-8到10-5S/cm之間。
 
       據(jù)外媒報(bào)道,由馬里蘭大學(xué)A.詹姆斯·克拉克工程學(xué)院(A. James Clark School of Engineering)的Liangbing Hu領(lǐng)導(dǎo)的研究小組,最近開發(fā)了一種打印和燒結(jié)各種SSE薄膜的新方法。該團(tuán)隊(duì)將這種方法命名為“打印和輻射加熱”(PRH),其特點(diǎn)是利用一種基于溶液的可打印技術(shù),并快速進(jìn)行燒結(jié)。
 
       在典型工藝中,前體懸浮液被打印在基板上,并且可以調(diào)節(jié)濃度和厚度。接著,在1500°C左右的環(huán)境下,經(jīng)過大約3秒的快速高溫?zé)Y(jié),可以獲得性能和品質(zhì)都很優(yōu)異的SSE薄膜,從而使鋰損耗達(dá)到最小化,并實(shí)現(xiàn)高結(jié)晶度。采用這種方法,不僅可以使SSE薄膜具有致密、均勻的微結(jié)構(gòu),而且能夠?qū)崿F(xiàn)良好的離子導(dǎo)電性。值得一提的是,只需大約5分鐘,即可完成從先體到最終產(chǎn)品的制造過程,比傳統(tǒng)方法快約100倍。
 
       該團(tuán)隊(duì)在概念驗(yàn)證演示中展示一種基于石榴石的打印SSE薄膜,具有高達(dá)1ms/cm的高離子導(dǎo)電率和出色的循環(huán)穩(wěn)定性。
 
       這種方法還可以應(yīng)用于其他多種設(shè)計(jì),比如復(fù)雜的多層組裝,避免在合成過程中發(fā)生交叉污染;此外,還可用于制備其他陶瓷薄膜,為開發(fā)高性能固態(tài)安全電池和其他基于薄膜的器件開辟新的機(jī)遇。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
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