美國麻省理工學院和韓國三星公司的研究人員在電解質(zhì)材料研究方面取得突破。他們找到一種新型固態(tài)電解質(zhì)材料，能一次性解決傳統(tǒng)鋰離子電池在容量、體積、壽命和安全上所面臨的多種問題，有望造就出一種性能優(yōu)異且更為安全持久的電池。
打開當今無處不在的智能設(shè)備——無論是手機、筆記本電腦還是電動汽車，你會發(fā)現(xiàn)電池在其中都占據(jù)了很大一部分的空間。除了能量密度低、待機時間短外，傳統(tǒng)電池還存在壽命有限，使用不當極易引發(fā)火災的問題。
在新研究中，麻省理工學院博士后王燕(音譯)和材料與工程學教授格布蘭德˙塞達爾所帶領(lǐng)的研究小組避開熱門的電極材料，從電解質(zhì)材料入手，開辟了一條全新的途徑。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期的《自然˙材料》雜志上。
該研究小組在對多種材料進行分析后發(fā)現(xiàn)，一種被稱為超離子的鋰離子導體是一種非常理想的材料。它是一種鋰、鍺、磷和硫的化合物，能替代鋰離子電池中常用的電解液。
塞達爾說，固態(tài)電解質(zhì)將是“一個真正的游戲規(guī)則顛覆者”，這種材料將打造出一款完美的電池，解決目前鋰離子電池所面臨的絕大多數(shù)問題，讓電池的壽命、安全性以及成本之間實現(xiàn)最佳平衡。新技術(shù)未來將能應用到從手機到電動汽車的一系列產(chǎn)品當中。
常見電池的電解質(zhì)通常是一種液體的有機溶劑，其功能是在電池充放電過程中從電池的兩極之間運送帶電離子，目前絕大多數(shù)與鋰離子電池相關(guān)的火災都與此相關(guān)。而在電池當中，鋰本身比較穩(wěn)定不易燃燒。固態(tài)電解質(zhì)則能完全避免這一問題。
此外，固態(tài)電解質(zhì)還擁有其他優(yōu)勢：例如在占用空間不變的情況下能存儲更多電能，可將能量密度提高20%至30%;它們幾乎沒有降解反應，這意味著可以持續(xù)使用超過數(shù)十萬個周期;這種電池對溫度不會過于敏感，即便是在極端低溫條件下也能正常工作。
鋰電池已經(jīng)是成熟的電源，但其潛力仍有待挖掘。電解質(zhì)是最大瓶頸，也是各種新式鋰電池的突破口。如果新的解決方案奏效，我們將擁有雙倍續(xù)航時間的手機和電動車——電池更安全意味著可以做得更大;而且電池報廢會顯著推遲，電動車行業(yè)將因此受益匪淺。
