科學家開發穩定的新固態電解質,全固態電池能量密度達到最高

發佈日期: 2019 年 03 月 28 日 13:47 | 作者: | 分類: 產業資訊

來自日本東北大學、高能加速器研究機構(KEK)的研究人員開發出新複合氫化鋰快離子導體,將之做為固態電解質可創造出迄今為止能量密度最高的全固態電池。

電池領域最熱門的話題之一無外乎固態鋰電池,幾乎每個星期都會出現一項新的創新或突破研究,這是因為以鋰金屬做為陽極的全固態電池比鋰離子電池更安全、充電時間更短、能量密度更高,還能解決鋰離子電池目前主要的問題比如:電解液洩漏、易燃、能量密度較低等,一些車商紛紛壓寶開發全固態電池而非鋰離子電池,投資報告也將全固態電池列為改變電動車市場的重要推手。

不過雖然與鋰離子電池使用的石墨陽極相比,以鋰金屬做為陽極的全固態電池可提供高 3 倍的電容量,但東北大學與高能加速器研究機構指出,固態電解質才是全固態電池的關鍵,電解質的離子傳導性和穩定性決定了電池性能。

然而目前,由於固態電解質在遇到鋰金屬後容易變不穩定,不可避免地會在接面引發副作用,導致電池實際應用後電導率總體偏低,離子轉移時內阻較大,重複循環充放電大幅降低電池性能,成為商業化量產一大限制。

如果能解決固態電解質的穩定性和鋰離子傳導性,那麼全固態電池的新一代電池王地位會站得相當穩。現在,該研究團隊開發出氫化鋰快離子導體(hydride lithium superionic conductor)做為全固態電池的固態電解質,使電池表現出高穩定性與高鋰離子傳導性。

過去,複合氫化物已經引起了科學家一定程度的關注,但通常都卻步於複合氫化物的低離子電導率,於是從來沒有實際在電池中嘗試結合複合氫化物與鋰金屬陽極。而團隊終於證實了以複合氫化物做為固態電解質,可以和鋰金屬陽極相處的相當融洽,也許最終有機會打破全固態電池的開發瓶頸。

這篇新論文發表在《自然通訊》(Nature Communications)期刊。

(合作媒體:科技新報。圖片來源:東北大學

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