“全固态”电池提供更好的性能和更高的安全性 2016-09-07 09:04:23

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固体钠电池的组成©Empa手机,笔记本电脑,电动汽车 - 无处不在的电池为了满足当今消费者的期望,这些电池越来越轻,功能越来越强,设计使用时间更长目前这些应用最重要的技术是锂离子电池技术:但该技术价格昂贵且含有易燃液体,当电池被滥用时可能存在安全隐患为了满足新兴市场(例如电动汽车和可再生能源存储)不断增长的需求,来自瑞士联邦材料科学与技术实验室Empa和瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员设计了一种新的电池原型:被称为“全固态”,这种电池有可能储存更多能源同时保持高安全性和可靠性水平此外,电池是基于钠,锂的廉价替代品阅读有关的研究更多详细信息请参阅能源与环境科学杂志要使电池工作,它必须具备以下三个关键部件:阳极(负极),阴极(正极)和电解液大多数电池用于今天我们的电子设备基于锂离子当电池充电时,锂离子离开阴极并移动到阳极上以防止锂枝晶形成 - 一种微观的石笋,可能导致电池短路,可能引起火灾 - 商用电池中的阳极由石墨而不是金属锂制成,即使这种超轻金属会增加可储存的能量,Empa和UNIGE的研究人员也专注于“固体”电池的优势来应对高强度新兴市场的需求以及制造具有更好性能的电池:更快的充电速度以及更高的存储容量和更高的安全性他们的电池使用溶胶而不是液体电解质,通过阻止枝晶的形成使得能够使用金属阳极,使得可以在保证安全的同时储存更多的能量非易燃的固体钠电池“但我们仍然必须找到合适的固体离子导体它既无毒,又具有化学和热稳定性,可使钠在阳极和阴极之间轻易移动,“UNIGE科学系物理化学系教授Hans Hagemann解释说发现硼基物质是一种可以自由循环的硼基物质

此外,由于闭合硼烷是一种无机导体,它可以消除电池在充电时着火的危险

它是一种材料,在其他具有众多有前景的特性“困难在于电池的三层之间建立紧密接触:阳极,由固体金属钠组成;阴极,混合的钠铬氧化物;美国能源转换实验室材料研究员LéoDuchêne和UNIGE科学系物理化学系博士生LéoDuchêne表示研究人员将部分电池电解液溶解在溶剂中之前添加氧化钠铬粉末一旦溶剂蒸发,它们将阴极粉末复合物与电解质和阳极堆叠,压缩各层以形成电池Empa和UNIGE的研究人员随后测试了电池“电解质的电化学稳定性我们在这里使用可以承受三伏电压,而之前研究过的许多固体电解质在同一电压下都会受到损坏,“Empa研究员兼该项目负责人Arndt Remhof说道,该项目由瑞士国家科学基金会(SNSF)支持,瑞士热电储存能源研究能力中心(SCCER-HaE)科学家们也测试了这一点d电池超过250次充放电循环,之后85%的能量容量仍然正常运行“但它需要1200次循环才能将电池推向市场”,研究人员表示,“此外,我们仍需测试电池在室温下,所以我们可以确认是否形成枝晶,同时增加电压甚至更多我们的实验仍在进行中“出版物:LéoDuchêne,et al,“基于闭合硼酸盐电解质的稳定3 V全固态钠离子电池”,能源与环境科学,2017年; DOI:101039 / C7EE02420G来源:日内瓦大学