獲16項諾貝爾獎實驗室新思路設計全固態電池！登上《科學》
時間:2023-03-08 08:40來源:康橋電池能源CamCellLab 作者:CCL助手
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全固態電解質是一種固體離子導體和電子絕緣材料，用于全固態電池。全固態電解質有不同類型，例如無機固體電解質，固體聚合物電解質和復合聚合物電解質。
全固態電解質的一些優點包括，比液體電解質具有更高的安全性，因為它們不易燃或泄漏。它們比液體電解質具有更高的能量密度，因為它們可以使用高容量電極，例如鋰金屬陽極。它們比液體電解質具有更長的循環壽命，因為它們可以防止枝晶形成和副反應。
當前存在的問題之一是離子電導率低于液體電解質，尤其是在室溫下。這限制了全固態電池的功率輸出和充電速度。
近日，美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和佛羅里達州立大學的研究團隊在《科學》上發表文章，介紹如何采用新設計思路，來解決離子電導率低的問題。特別值得注意的是，他們采用了一組價格合理的金屬，解決了全固態電解質的成本憂慮。
一般解決離子電導率時，會通過開發滲透通道或通過增加電解質中載體離子的遷移率來實現。然而，標準設計方法限制了摻雜劑的選擇并使合成復雜化。伯克利實驗室的研究人員將高熵材料應用于這種固體電解質的開發。添加高熵金屬陽離子的混合物會引起局部無序，從而為帶電離子產生重疊的位點能量分布。
研究人員認為，在傳統的固態電解質中一般字包含一種金屬（藍色球表示），鋰離子（黃色球表示）在有序的固態電解質中移動緩慢和受限制。從而阻礙了離子傳導性和電池性能。而在混合了多種金屬后（藍色，藍綠色和海軍藍色球），制造了新的路徑，如同在擁擠的高速公路上增加高速公路一樣——鋰離子可以通過它快速穿過電解質。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室成立于1931年，已獲得16項諾貝爾獎。它的研究重點是清潔能源和健康地球的發現科學和解決方案。擁有13個科學部門和多個用戶設施，涵蓋物理學，化學，生物學，材料科學，計算，能源技術和環境科學等廣泛學科。勞倫斯伯克利國家實驗室發現元素周期表中的16種化學元素。
(責任編輯：子蕊)
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