固態(tài)電解質(zhì)電池 儲(chǔ)能提高五倍

為什么重要：

要讓電動(dòng)汽車獲得競爭力，需要更安全、更便宜的電池。

電池保護(hù)：顯微圖片顯示，具有納米結(jié)構(gòu)的粉狀材料(右)可以增強(qiáng)導(dǎo)電性。

由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員開發(fā)出的一種電解質(zhì)，可以使鋰離子電池的儲(chǔ)能量比現(xiàn)在高出5-10倍，而且比最近波音787夢(mèng)想客機(jī)上起火的電池更安全。

盡管波音787起火的原因還沒有確定，但波音公司本可以選擇更安全的電極材料來降低起火的風(fēng)險(xiǎn)，但在電解質(zhì)材料上的選擇就少得多了。電解質(zhì)的存在作用是讓電流流過電池。即使是使用相對(duì)安全的電極的鋰離子電池，也仍然在使用易燃的液態(tài)電解質(zhì)。

固態(tài)電解質(zhì)更安全，但要使其導(dǎo)電性增強(qiáng)至滿足電池使用要求是很困難的。橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員找到了讓一種固態(tài)電解質(zhì)呈現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)形式的簡單方法，這一成果發(fā)表在最新一期的《美國化學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)刊》上。納米結(jié)構(gòu)使材料的導(dǎo)電性提高了1000 倍，足以在鋰離子電池中使用。研究人員還表明，這種新材料與高能電極之間是相容的。

這種固態(tài)電解質(zhì)的導(dǎo)電性不如液態(tài)電解質(zhì)，但是研究人員表示，他們的方法之一就是可以把電解質(zhì)部分做的極薄，來補(bǔ)償這一不足。盡管如此，這種電池的充電速度和提供的能量都不可能與液態(tài)電解質(zhì)相比，但在許多應(yīng)用中這并不是問題。比如電動(dòng)汽車，憑借電池的絕對(duì)數(shù)量讓其很容易獲得足夠的動(dòng)力。

固態(tài)電解質(zhì)不僅能讓電池更安全，也讓電池可以使用能量更高的電極材料。所以，雖然這些電池提供的能量比今天的鋰離子電池低，但能夠儲(chǔ)存的總能量則要高得多。所以就可以使用小巧得多的電池，節(jié)約飛機(jī)上的空間，降低飛機(jī)負(fù)重，還能大大降低電動(dòng)汽車的成本。

固態(tài)電解質(zhì)可能尤其適合鋰硫電池使用，這種電池可以儲(chǔ)存大量能量，但存在安全問題，而且其可用充電次數(shù)不足以維持到車輛的使用壽命。鋰金屬電極可能導(dǎo)致短路或起火。固態(tài)電解質(zhì)可以穩(wěn)定鋰金屬，起到屏障作用以防止短路。這些電池中的硫電極在使用液態(tài)電解質(zhì)時(shí)同樣容易分解，一些硫會(huì)溶解在液體中流失。固態(tài)電解質(zhì)能防止這種情況發(fā)生。

該研究還處于早期階段。到目前為止，研究人員只制造出半英寸大小的小型測試電池。而與固態(tài)電解質(zhì)與鋰硫電池的兼容性測試的結(jié)果尚未公布。