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>>重新射击的阴极配方为电动汽车的固态电池带来了新的希望

研究人员根据液相烧结技术设计了固态复合电极。信用纳米研究
研究人员根据液相烧结技术设计了固态复合电极。信用纳米研究

抽象的:
与现代锂离子电池相比,电动汽车的固态电池可提供更大的能量密度和范围,这是无法触及的,这尤其是由于电池阴极的组成而带来的挑战。一种新的阴极组成和随附的制造技术看起来将克服这一障碍。

重新射击的阴极配方为电动汽车的固态电池带来了新的希望

中国北京|发表于2022年3月25日

长期以来一直在寻求可充电固态电池(完全固体,没有液体组件)作为下一代储能,尤其是电动汽车和其他气候缓解应用。与当前一代锂离子电池相比,它们会更轻,能量密集,提供更大的射程和更快的充电。



后者中使用的液体电解质是电流在正极和负电极之间流动(分别为阴极和阳极)之间的介质。但是液体使电池重量重。它也易燃,火灾并不罕见。在固态电池中,由陶瓷,玻璃或聚合物制成的固体电解质更安全,因为在运输过程中没有泄漏或飞溅,并且提供了提高的功率密度,可环性和保质期。



使固态电池起作用的关键是设计出一个好的阴极,其能够具有高操作电压和高面积容量。后一个学期描述了给定时间段内的每单位面积电池中的能量电荷量。通常用于描述此数量的单位是毫安小时(MAH)``或能允许一个电流的能量电荷量,使一个电流流动一个小时,一个小时。或CM2)。从本质上讲,这种测量值MAH/CM2提供了一个指示,表明电池将持续多长时间而无需为电池充电,因为它在设备中占用的空间数量。



``到目前为止已经探索过的大多数复合阴极制造技术导致电池甚至不符合现有商用电池的性能,更不用说超过了它们,击中了3 mAh/cm2左右。''南京林业大学的科学与工程和本文的首席作者。



这些阴极技术还需要添加过量的粘合剂和导电剂,以确保所有活性颗粒均匀散布。这会降低阴极的密度,增加成本,并在阴极和电极的界面上产生极大的电阻。



因此,研究人员开发了一种新颖的阴极组成和随附的制造技术,在提供高面积容量的同时克服了这些挑战。在这种情况下,氢氧化锂和硼酸的粘合剂和导电剂的量大大减少了(降至总体重量的大约4%)。这些在阴极形成过程中用作烧结过程中的添加剂。



烧结是一种通过热量或压力将粉末压入固体质量的方法,而不会熔化到成为液体的点。但是,在这种情况下,至少有一些成分仍然存在液相,而另一些则保持粉末,以增强颗粒之间的键合。



氢氧化锂和硼酸含有低熔点,浸润液作为液体浸入富含镍锂化合物的粉末(lini0.8mn0.1co0.1或``nmc811),处于中等温度(约350℃)。这不仅可以使粉末颗粒之间进行紧密的身体接触,还减少了对大量添加剂的需求,并促进了致密过程。



由此产生的复合阴极提供了有希望的性能,在最高4.4 V的宽范围内达到了8 mAh/cm2以上的面积容量。这预计将用于制造固态电池,其能量密度为500瓦小时千克(WH/kg),轻松地击败现代锂离子电池提供的100-265 WH/kg能量密度。

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