哥倫比亞工程公司材料科學與工程助理教授袁洋開發(fā)了一種新方法，可以使鋰電池更安全，電池壽命更長，可彎曲，提供靈活的智能手機等新的可能性。他的新技術使用冰模板控制鋰電池固體電解質的結構，用于便攜式電子產(chǎn)品，電動汽車和電網(wǎng)級儲能。該研究于4月24日在線發(fā)表在NanoLetters上。

液體電解質目前用于商用鋰電池，并且，正如每個人現(xiàn)在所知，它是高度易燃的，導致一些筆記本電腦和其他電子設備的安全問題。Yang的團隊探索了使用固體電解質替代液體電解質來制造全固態(tài)鋰電池的想法。他們有興趣使用冰模板來制造垂直排列的陶瓷固體電解質結構，這種結構提供快速的鋰離子通道并且具有高導電性。他們用陶瓷顆粒從底部冷卻水溶液，然后讓冰生長并推開并濃縮陶瓷顆粒。然后他們應用真空將固體冰轉化為氣體，留下垂直排列的結構。最后，

“在便攜式電子設備以及電動汽車中，靈活的全固態(tài)鋰電池不僅可以解決安全問題，而且還可以提高運輸和存儲的電池能量密度。它們在制造可彎曲設備方面顯示出巨大潛力，“楊說，他的研究小組專注于電化學能量儲存和轉換以及熱能管理。

早期研究的研究人員在聚合物電解質中使用隨機分散的陶瓷顆粒或不垂直排列的纖維狀陶瓷電解質?！拔覀冋J為，如果我們將陶瓷電解質的垂直排列結構與聚合物電解質結合起來，我們就能夠為鋰離子提供快速通道，從而提高電導率，”Yang的博士生HaoweiZhai和論文的負責人說。作者。“我們相信這是第一次使用冰模法制造鋰電池中不易燃且無毒的柔性固體電解質。這開辟了一種優(yōu)化下一代可充電電池離子傳導的新方法?！?/p>

此外，研究人員說，這種技術原則上可以提高電池的能量密度：通過使用固體電解質，鋰電池的負極(目前是石墨層)可以用鋰金屬代替，這可以改善電池的特定性能量提高60%至70%。Yang和Zhai計劃接下來的工作是優(yōu)化復合電解質的質量，并將柔性固體電解質與電池電極組裝在一起，構建全鋰電池的原型。

“這是一個聰明的主意，”耶魯大學化學助理教授王海亮說。“合理設計的結構確實有助于提高復合電解質的性能。我認為這是一種很有前景的方法?！?/p>