青島能源所開發(fā)均質(zhì)化正極材料實現(xiàn)全固態(tài)鋰電池重要突破

時間:2024-08-01 15:03來源:大眾日報 作者:綜合報道
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       想象一下，如果你的手機電池不僅更安全、體積更小，而且充電一次可以用更久，那該多好。最近，科學(xué)家們在電池技術(shù)方面取得了一項重大突破，這可能會讓這樣的夢想成為現(xiàn)實。
 
       近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所科研團隊在全固態(tài)鋰電池領(lǐng)域取得重大突破。這一成果7月31日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·能源》發(fā)表。這項研究不僅提升了電池的性能，還為全固態(tài)鋰電池的商業(yè)化鋪平了道路。對開發(fā)高能量密度、長使用壽命的儲能設(shè)備，發(fā)展新型生產(chǎn)力，加快我國建設(shè)新型能源體系具有里程碑式的意義。
       你可能聽說過手機、電腦和其他電子設(shè)備中使用的鋰離子電池。這些電池通過液體電解質(zhì)來儲存和釋放能量。但是，科學(xué)家們正在研究一種新型電池——全固態(tài)鋰電池。這種電池使用固態(tài)電解質(zhì)，而不是液體，這使得它們更安全，不會像液體電解質(zhì)那樣容易泄漏或起火。
 
       雖然全固態(tài)鋰電池聽起來很理想，但它們在實際應(yīng)用中遇到了一些問題。主要問題是電池正極內(nèi)部的不同材料（比如電極材料和電解質(zhì)）在化學(xué)和物理性質(zhì)上很難完美匹配，產(chǎn)生多種界面問題進而影響電池的能量密度和使用壽命。這就像讓不同性格的人一起工作，他們可能會互相干擾，影響整個團隊的表現(xiàn)。
 
       為了解決這個問題，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所崔光磊研究員帶領(lǐng)的團隊開發(fā)了一種新的材料——均質(zhì)化正極材料（鋰鈦鍺磷硫硒）。與傳統(tǒng)材料相比，該材料存在以下幾個突出的優(yōu)勢：
 
       1.高電導(dǎo)率：這種新材料兼具高離子電導(dǎo)率、高電子電導(dǎo)率，比傳統(tǒng)的電池材料（層狀氧化物正極材料）高出1000倍以上。這意味著，即便不依賴導(dǎo)電助劑，正極也能順暢地完成充放電過程，顯著提升了電池的整體性能。
 
       2.高放電比容量：新材料的放電比容量較高，超過了目前使用的高鎳正極材料。在相同的重量或體積下，新材料的電池能夠存儲更多的電能。不僅能夠讓電池在不頻繁充電的情況下持續(xù)運行更長時間，提高續(xù)航能力；而且減小電池的體積，有助于設(shè)計更緊湊的設(shè)備。
 
       3.低體積變化：在充放電過程中，新材料的體積變化僅為1.2%，遠低于傳統(tǒng)材料（層狀氧化物正極材料）的50%。這種微小的體積變化有助于維持電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而延長電池的使用壽命。
 
       4.高能量密度：使用這種新材料的全固態(tài)鋰電池，其能量密度達到390瓦時每千克，是目前所報道長循環(huán)全固態(tài)鋰電池的1.3倍。
 
       5.長使用壽命：使用該材料的全固態(tài)鋰電池可以實現(xiàn)大于10000圈的超長循環(huán)，電池在經(jīng)過5000次循環(huán)充電后，仍能保持80%的初始容量。能夠更長時間提供更充足的電量。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標簽： 全固態(tài)鋰電池
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