美開發(fā)出納米固體電解質(zhì)：有助新能源充電

為利用太陽能和風(fēng)能給電池充電奠定基礎(chǔ)

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家1月23日表示，他們首次成功地為較高能量密度的鋰離子電池開發(fā)出高性能納米結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì)。太陽能和風(fēng)能具有間斷性特點(diǎn)，新研究為利用這些可再生能源給電動汽車電池和儲能電池充電奠定了基礎(chǔ)。

迄今為止，鋰離子電池依靠存在于電池正負(fù)兩極間的液體電解質(zhì)傳導(dǎo)離子。而由于液體電解質(zhì)易燃，特別是在研發(fā)體積更小而儲能更高的電池時更是如此，因而人們希望尋找到具有固體電解質(zhì)的電池，以解決電池安全問題和尺寸限制。

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家、固體電解質(zhì)電池項(xiàng)目研究帶頭人梁成都（音譯）說，為獲得更安全且重量輕的電池，在最初設(shè)計(jì)時就需要將安全問題牢記在心。在研究時，他們從電池系統(tǒng)中具有高穩(wěn)定性的常規(guī)材料入手，特別是與鋰金屬陽極相容的材料。使用純鋰金屬作為陽極的電池與現(xiàn)在使用碳基陽極的電池相比，前者所提供的電能有望是后者的5至10倍。梁成都表示，高活性鋰金屬在易燃的液體有機(jī)電解質(zhì)中進(jìn)行充放電循環(huán)暗藏著嚴(yán)重的安全問題，固體電解質(zhì)能夠讓鋰金屬在安全的環(huán)境中完成好充放電循環(huán)過程。

研究小組通過對名為鋰硫代磷酸鹽進(jìn)行加工，開發(fā)出固體電解質(zhì)，它的離子傳導(dǎo)能力是其自然塊狀傳導(dǎo)能力的1000倍。他們在加工鋰硫代磷酸鹽時，采用了納米構(gòu)建化學(xué)處理方法，改變了原材料的結(jié)構(gòu)。

研究論文合作者亞當(dāng)・榮迪農(nóng)介紹說，可以將鋰硫代磷酸鹽的加工前后視為石英晶體塊與精細(xì)海灘沙子的比較，加工后的電解質(zhì)與原材料總量相同，但是卻是非常細(xì)小粒子的組合。固體電解質(zhì)為納米量級的粒子構(gòu)成，與原來的晶體結(jié)構(gòu)相比，具有極強(qiáng)的離子傳導(dǎo)能力。

現(xiàn)在，科學(xué)家正在對實(shí)驗(yàn)性固體電解質(zhì)充電電池進(jìn)行測試，同時等待其研究成果的專利獲得審批。榮迪農(nóng)認(rèn)為，由于采用了室溫且以溶液為基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)加工途徑，因此這種固體電解質(zhì)能夠十分容易地實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

等待著，等待著，安全、高效、環(huán)保的電池終于初現(xiàn)端倪，首先將解決困擾電動汽車產(chǎn)業(yè)的瓶頸，而由其驅(qū)動的電子設(shè)備等也會次第出現(xiàn)在生產(chǎn)生活中，將其看作能像蒸汽機(jī)一樣開啟新能源時代的代表性技術(shù)并不為過。雖然現(xiàn)在就討論這對中國電動汽車產(chǎn)業(yè)等的影響有點(diǎn)為時過早，但專利大棒已經(jīng)舉了起來。如果說電動汽車產(chǎn)業(yè)由電池所驅(qū)動，那么電池品質(zhì)則需技術(shù)革新驅(qū)動，套用一句廣告詞，有創(chuàng)新才有未來，加倍努力吧。