固态电池兼具快速充电和长寿命
[看!我们的前沿科技】本报北京11月5日电(记者邓辉)电动汽车充电慢、冬天“躺”、安全隐患严重……这些电动出行爆发的问题,已经开始有了突破性的解决方案。近日,清华大学深圳国际研究生院康飞宇教授团队与天津大学杨全红教授团队在外坚韧固态电池方面取得重大突破,构建了固态金属金属电池“外软内韧”的梯度结构。该技术就像在锂金属负极表面放置“塑料铠甲”一样,为解决业界长期以来存在的固态区蝙蝠界面失效问题提供了新的途径。相关研究成果近日在线发表在国际期刊《自然》上。固态锂金属电池已因其高能量密度、高安全性而被称为下一代电动电池的发展方向,在电动汽车和大规模储能方面具有广阔的应用前景。尽管优势明显,但固态电池在开发应用中仍面临两大问题:如何实现快速充电以及如何保证较长的使用寿命?每个电池内部都有一个关键的“保护膜”,即固体电解质界面(SEI)。然而,在传统的固态电池中,这层薄膜很硬但很脆弱。当其损坏时,不仅会减慢充电速度,还会引起短路等问题,使固态电池难以在低温和高电流密度下实现长寿命和稳定的循环。在快速充电和低温环境下电池寿命会大大缩短。
针对上述亲blems团队创新性地提出了“富塑料无机SEI”的设计理念,开发出具有优异机械性能、锂离子传输性能和梯度亲硫/疏锂性能的新型塑料SEI,极大提高了固态电池在高密度和低温下的循环稳定性。实践结果证明,戴着“塑料臂”的固态电池表现出良好的电化学性能:在室温下,电流密度为15mA CM-2、面积容量为15mA H CM-2时,锂金属对称电池可循环超过4500小时;即使在-30℃的低温环境下,对称电池在5mA CM-2的电流密度、5mA H CM-2的面积容量下仍能稳定循环7000小时以上。科研团队表示,这一突破为解决固态电池界面失效问题提供了新途径,为解决固态电池界面失效问题提供了新途径。为新型界面层的设计提供了重要的理论依据,为实用固态电池的“快充”和“寿命”问题找到了新的突破口。
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