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科学家利用CT扫描固态电池内部 发现电池性能下降的真正原因

2019-07-25 浏览次数:1,358 次 盖世汽车

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(图源:me.gatech.edu)

盖世汽车讯 固态电池是一种可以利用所有固态原件的新型电池设计,因为储能高,而且比液态电池更安全,近年来一直备受关注。然而,要制造出耐用的固态电池并不容易。据外媒报道,美国佐治亚理工学院(George Tech)的研究人员,利用X射线计算机断层扫描(CT),观察电池内部的材料界面附近是如何产生裂纹的。科学家们利用这些发现,寻找增强储能设备的新方法。

这项研究得到美国国家科学基金会赞助。研究人员构建新的固态电池,用固体陶瓷盘作为电解质,紧密地夹在两片固体锂之间。科学家们与佐治亚理工学院的X射线成像专家Christopher Saldana合作,将固态电池置于X射线显微镜下,然后开始充放电,观察物理退化迹象。在几天时间内,陶瓷盘上逐渐形成网状的裂纹。研究人员发现,这些裂纹即是问题所在,它们在循环过程中阻挡了离子的流动。

佐治亚理工学院的助理教授Matthew McDowell表示,人们通常认为,锂金属和电解质界面处的化学反应,是电池性能下降的原因。现在通过成像可以知道,在这种特殊材料中,影响电池性能的并不是化学反应本身,而是电池内部的裂纹。研究人员认为,这一发现也适用于其他类型的固态电池,有助于打造更耐用的电池结构。

McDowell表示:“在普通锂离子电池中,我们用的材料决定了储存能量的多少。纯锂的储量最大,但它与液体电解质不能很好地结合。但是,如果你选用固态锂和固态电解质,那将是召唤能量密度的圣杯。”

目前,佐治亚理工学院的研究人员正在设计一种新电池。新电池完全采用固体材料,与传统电池相比,安全性和能量密度更高。

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