未来电池的新材料


来源:   时间:2020-06-17 15:33:13


研究人员发现了一种新型的高性能安全电池材料(LTPS),能够将充电和放电速度提高到迄今为止从未发现的水平。实际上,如果第一批测试得到证实,那么这种新材料可以用于未来的电池,具有更好的能量存储,更快的充电和放电以及更高的安全性,适用于从智能手机到电动自行车和汽车的许多用途。

风或光伏等可再生能源是间歇性的。生产高峰不一定跟随需求高峰。因此,存储绿色能源对于远离化石燃料至关重要。光伏电池产生的能量白天存储,风吹动时由风力存储,以后需要时再使用。

未来电池的新材料

我们现在有什么?

锂离子技术是目前基于电池的储能性能最佳的技术。锂离子电池用于小型电子设备(智能手机,笔记本电脑),是电动汽车的最佳选择。他们的缺点?锂离子电池可能会着火,例如由于制造问题。这部分是由于当前电池中存在液体有机电解质。这些有机电解质是电池必需的,但高度易燃。

解决方案?从液态易燃电解质切换为固态(即,移动到“全固态”电池)。这是非常困难的一步,因为固体中的锂离子流动性低于液体中的锂离子流动性。这种较低的迁移率在充电和放电速率方面限制了电池性能。

UCLouvain的发现

科学家一直在寻找可以使这些未来的全固态电池使用的材料。UCLouvain的研究人员最近发现了这种材料。其名称?LiTi2(PS4)3或LTPS。研究人员在LTPS中观察到有史以来在固体中测得的最高锂扩散系数(锂迁移率的直接量度)。LTPS的扩散系数远高于已知材料。结果发表在Cell Press科学期刊Chem上。

发现?锂的迁移率直接来自LTPS的独特晶体结构(即原子的排列)。对这种机理的理解为锂离子导体领域开辟了新的视角,并且除了LTPS以外,还为寻找具有类似扩散机理的新材料开辟了道路。

下一步是什么?研究人员需要进一步研究和改进材料,以使其未来的商业化。然而,这一发现是理解具有极高锂离子迁移率的材料的重要一步,这对于开发未来的“全固态”电池最终是必需的。这些材料(包括LTPS)最终可能会用在我们从汽车到智能手机的日常生活中的许多技术中。

这项研究是与丰田合作进行的,丰田在科学和经济上支持了这项研究。已申请专利,列出了UCLouvain研究人员为发明人。
 

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