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新固态锂金属电池:3分钟充满电,可持续使用20年
2022-09-19 10:49:27 来源:科技日报
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简介:美国哈佛大学科学家为电动汽车开发了一种新型固态锂金属电池(锂离子电池负极材料技术与设备研讨会​),该电池有望实现3分钟内完全充电,并且可持续使用20年。相关论文发表在最近的《自然》杂志上。
美国哈佛大学科学家为电动汽车开发了一种新型固态锂金属电池锂离子电池负极材料技术与设备研讨会,该电池有望实现3分钟内完全充电,并且可持续使用20年。相关论文发表在最近的《自然》杂志上。

目前,初创公司Adden Energy宣布已获得哈佛大学技术发展办公室授予的独家技术许可,用于推进该技术的商业化,其目标是将电池缩小为手掌大小的“软包电池”,其组件封装在铝涂层薄膜中。


哈佛已授予 Adden Energy 开发固态锂金属电池的独家许可。这家初创公司旨在将电池扩展到手掌大小的“软包电池”——其组件封装在铝涂层薄膜中。
图片来源:《每日邮报》网站
这款电池使用的是纯金属形式的锂,而不是目前市场上电动汽车电池所用的锂离子。同时,“固态”是指使用固体电极和固体电解质,而不是锂离子电池中的液体或聚合物凝胶电解质。
在实验室中,该团队的电池原型实现了充电速度快至3分钟的,并且在生命周期内可循环超过1万次。研究人员表示,目前,即使是同类中最好的电池也只有2000—3000次充电循环,这项技术可能会“改变游戏规则”。
这款新电池新颖且复杂的设计灵感来自于英式经典三明治。与传统的锂离子电池相比,锂金属电池锂离子电池负极材料技术与设备研讨会在相同体积下储存的能量要多得多,而充电时间却比传统锂离子电池少得多。但它们很容易形成“树突”——一种微小的、刚性的树状结构。树突会在电池中生长,其针状突起的部分称为枝晶。这些结构像根一样长入电解质并刺穿分隔阳极和阴极的屏障,可能导致电池着火。
类似三明治的多层结构可防止枝晶结构生成。如果将电池想象成三明治,首先一层是面包(锂金属阳极),然后是生菜(石墨涂层),接下来是一层西红柿(第一种电解质)和一层培根(第二种电解质),最后是另一层西红柿和最后一块面包(阴极)。在这种设计中,树突在“生菜”和“番茄”中生长,但在“培根”处停止。“培根”屏障阻止枝晶穿过使电池短路,从而防止了故障产生。

像经典英式BLT三明治结构一样的锂金属电池。
图片来源:《每日邮报》网站
此外,该电池可自我修复,这意味着它的化学成分允许它回填由枝晶产生的孔。
这家创业公司表示,清洁能源储存技术的快速发展对于应对气候变化至关重要。据估计,仅全球汽车电气化一项就可将全球温室气体排放量减少16%,而这种“新电池模式”被视为实现这一目标的关键。
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锂金属电池
新固态锂金属电池
软包电池
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