帶有金屬層的三明治結構新型固態電池更加安全穩定

馬里蘭大學的工程師在尋求製造更安全的電池方面找到了新的途徑：他們利用一種化學反應將三層結構安全地融合在一起，形成了固態電池（Joule，「Interphase Engineering Enabled All-Ceramic Lithium Battery」）。

圖片來源: 馬里蘭納米中心

目前的電池很容易著火，因為它們是用易燃液體製成的。科學家們正在研究如何用固體製造電池，但是固體不能很好地相互作用，並且在固態情況下，它們可以在部件之間形成堅固的「皮膚」，使鋰離子不能通過。

工程師們用陶瓷工藝來製造電池 – 這種電池不是你在花盆裡找到的那種普通電池，而是那種能夠傳導電能並儲存能量的先進電池。由於工程師們使用不可燃的陶瓷，因此這種電池永遠不會著火。

「全固態電池可以顯著提高電池安全性，但由於固體電極和固體電解質之間的界面挑戰，這些電池的性能仍然有限。」 馬里蘭州能源創新研究所的成員和馬里蘭州Nanocenter的成員、化學和生物分子工程系教授Chunsheng Wang說到。「我們通過設計電極和電解質之間的界面來解決這一主要挑戰。」

為了製造固體電池，他們製造了三種不同固體，三種固體形成三層「三明治」結構。這種結構經過加熱後，中間層熔化，並與夾層兩側的表面發生反應，使鋰離子自由流過夾層，但保持兩個外層彼此不接觸。在常溫下熔化的中間層再次變成固體。

「由反應形成的固體夾層確保了電極和電解質之間的密切接觸，並且還能夠傳導鋰離子，從而形成循環穩定的全瓷-鋰電池」，UMD化學和生物分子工程系博士研究生、該研究論文的第一作者Fudong Han說到。「這項研究將推動全固態鋰電池在攜帶型電子和電動汽車中的實際應用。」

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