全新熔体渗透技术:可使电动汽车固态电池成本降低、快速生产
2021-04-16
海外星云 2021年2期

近日,美国乔治亚理工学院材料研究团队发现了一种新的熔体渗透技术,在这种技术的作用下,固态汽车锂离子电池能够和传统液体电解质制备的电池用同样的生产工艺生产。
该技术采用不易燃的陶瓷电解质,能渗透到多孔、紧密堆积的热稳定电极中。可在没有压力的情况下,将包括多层电极隔板堆在内的熔融固体电解质渗透到多孔体中,进而生产高密度的复合材料。
该研究成果以《电解质熔体渗透技术可扩展制造无机全固态锂离子电池》为题,发表在杂志上,美国佐治亚理工学院材料科学与工程学院教授Gleb Yushin教授是该论文的通讯作者。
众所周知,全固态锂(Li)金属及锂离子电池(ASSLB)因其无机固态电解质为电动汽车和其他应用提供了更高的安全性。然而,如今的无机ASSLB制造技术有成本过高的缺点,过量的固态电解质及导电的添加剂会造成低体积能量密度。因此,研发一种能降低固体电池的生产成本又能提高体积能量密度的制备技术迫在眉睫。
在该项研究中,研究人员采用了使用液体电解质的低成本锂离子电池制造工艺,不但使用低熔点固态电解质,而且在中等温度(300摄氏度或更低)下呈液态渗入致密、热稳定的电极中,之后在冷却过程中凝固。

该节能方法用于用LiNi制备无机ASSLB,这大大减少了行业采用的障碍。因此,利用该技术制备了LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2正极与Li4Ti5O12和石墨负极的无机ASSLBs,这为ASSLBs早日实现商业化加速了进程。
Gleb Yushin解释说:“虽然传统的固态电解质的熔点范围可以从700摄氏度到1000摄氏度以上,但我们在较低的温度范围内运行,具体取决于电解质的成分,大约为200摄氏度到300摄氏度,它们在较低的温度下,制造得更快、更容易。……
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