固態電解質的電池性能翻五倍

    鋰電世界  電池保護：顯微圖片顯示，具有納米結構的粉狀材料（右）可以增強導電性。

    由美國橡樹嶺國家實驗室的研究人員開發出的一種電解質，可以使鋰離子電池的儲能量比現在高出5-10倍，而且比最近波音787夢想客機上起火的電池更安全。
 
    盡管波音787起火的原因還沒有確定，但波音公司本可以選擇更安全的電極材料來降低起火的風險，但在電解質材料上的選擇就少得多了。電解質的存在作用是讓電流流過電池。即使是使用相對安全的電極的鋰離子電池，也仍然在使用易燃的液態電解質。
 
    固態電解質更安全，但要使其導電性增強至滿足電池使用要求是很困難的。橡樹嶺國家實驗室的研究人員找到了讓一種固態電解質呈現納米結構形式的簡單方法，這一成果發表在最新一期的《美國化學學會會刊》上。納米結構使材料的導電性提高了1000倍，足以在鋰離子電池中使用。研究人員還表明，這種新材料與高能電極之間是相容的。
 
    這種固態電解質的導電性不如液態電解質，但是研究人員表示，他們的方法之一就是可以把電解質部分做的極薄，來補償這一不足。盡管如此，這種電池的充電速度和提供的能量都不可能與液態電解質相比，但在許多應用中這并不是問題。比如電動汽車，憑借電池的絕對數量讓其很容易獲得足夠的動力。
 
    固態電解質不僅能讓電池更安全，也讓電池可以使用能量更高的電極材料。所以，雖然這些電池提供的能量比今天的鋰離子電池低，但能夠儲存的總能量則要高得多。所以就可以使用小巧得多的電池，節約飛機上的空間，降低飛機負重，還能大大降低電動汽車的成本。
 
    固態電解質可能尤其適合鋰硫電池使用，這種電池可以儲存大量能量，但存在安全問題，而且其可用充電次數不足以維持到車輛的使用壽命。鋰金屬電極可能導致短路或起火。固態電解質可以穩定鋰金屬，起到屏障作用以防止短路。這些電池中的硫電極在使用液態電解質時同樣容易分解，一些硫會溶解在液體中流失。固態電解質能防止這種情況發生。
 
    該研究還處于早期階段。到目前為止，研究人員只制造出半英寸大小的小型測試電池。而與固態電解質與鋰硫電池的兼容性測試的結果尚未公布。