哈佛大学研究出持久稳定的固态锂电池可提高电动汽车寿命

可以将电池想像为BLT三明治。首先是面包,即锂金属阳极,其次是生菜,即石墨涂层。接下来,一层西红柿,即第一种电解质,一层培根,即第二种电解质。最后再加一层西红柿和一块面包,即阴极。

第一种电解质(化学名称为Li5.5PS4.5Cl1.5或LPSCI)与锂相比更稳定,但易于发生树突穿透。第二种电解质(Li10Ge1P2S12或LGPS)对锂的稳定性较差,但对树突免疫。该设计允许树枝状晶体生长穿过石墨和第一种电解质,但会在其到达第二种电解质时进行阻止。换句话说,树突通过生菜和番茄继续生长,但会停止在培根。培根屏障可防止树枝状晶体穿过电池,从而防止电池短路。

论文联合作者、SEAS的研究生Luhan Ye表示:“通过采用结合不稳定性策略,可以稳定车辆感觉违反直觉,但就像锚可以引导和控制螺钉进入墙壁一样,我们的多层设计也可以引导和控制树突的生长。”Li补充说:“不同之处在于我们的锚固件很快变得太紧,以致无法钻过树突,因此树突就停止生长。”

该电池也可以自我修复:其化学性质使其可以回填由树突造成的孔。Li称:“这种概念验证设计表明,锂金属固态电池可以与商用锂离子电池竞争,多层设计的灵活性和多功能性使其有可能与电池行业的批量生产程序兼容。将其扩展到商用电池并非易事,仍然存在一些实际挑战,但我们相信未来可以克服这些挑战。”

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