馬里蘭大學研發柔性鋰離子導電陶瓷織物 可被用於固態電池

據外媒報道，馬里蘭大學（University of Maryland）的研究人員設計了一款柔性鋰離子導電陶瓷織物（flexible lithium－ion conducting ceramic textile），該材料是一款快速鋰離子導體，電化學穩定性強，處理方法可擴展，可被整合到固態鋰金屬電池中。

該材料基於石榴石型導體（garnet－type conductor）打造，擁有諸多理想的化學特性及結構特性，包括：鋰離子導電立方結構（lithium－ion conducting cubic structure）、低密度、多尺度孔隙（multi－scale porosity）、表面面積／體積比（surface area／volume ratio）高、柔韌性佳。該團隊在《今日材料（Materials Today）》發表了報道，宣稱利用陶瓷纖維強化固態電解質（solid polymer electrolyte）後，可實現高鋰離子導電性，確保其擁有穩定的長期鋰離子穩定性——充電500小時無故障。

鋰離子導電陶瓷織物是一款柔性材料，保留了原始模板（original template）的物理特性。該款陶瓷織物的結構獨特，可憑藉連續纖及連續玻璃纖維原紗（continuous fibers and yarns）、固態導體的高表面面積／體積比、多級孔隙分布來實現鋰離子長距傳遞途徑。

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在設計3D電極時，該陶瓷紡織還提供了電解質框架，從而為高性能鋰金屬電池提供超高陰極載荷（10．8 g／cm2 sulfur），其電池容量輸出高達1000 mAh／g。

該團隊在研究中採用了商用纖維作為模板，創建鋰離子導電石榴石纖維絲氈（Li－conducting garnet fiber mat textiles），向纖維間的孔隙空間內填充固態聚合物電解質（solid polymer electrolyte）。

該加工流程可實現擴展，在提升混合陶瓷／聚合物鋰離子電解質導電性的同時增強了石榴石陶瓷電解質的強度。此外，該款陶瓷織物質地柔韌，利於切割。

該研究小組還將繼續研發該項技術，計劃將陶瓷織物做得更為纖薄，從而降低電極間的離子傳輸耐受力，該技術將被大量應用於商用電子器件。

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