炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)據(jù)世界橡膠展消息，電動汽車的發(fā)展需要具有成本效益、安全和耐持久的電池，并且在使用過程中不會爆炸或危害環(huán)境。美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員找到了一種有前途的替代傳統(tǒng)鋰離子電池的方法，該電池由一種常見的材料制成：橡膠。
彈性體或合成橡膠因其卓越的機械性能而廣泛用于消費品和可穿戴電子產(chǎn)品和軟機器人等先進技術(shù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種材料配制成 3D 結(jié)構(gòu)時，可以作為高速鋰離子傳輸?shù)墓ぞ撸哂谐錾臋C械韌性，從而使電池充電時間更長，讓電動汽車走得更遠。這項與韓國科學(xué)技術(shù)高等研究院合作進行的研究于1月12日發(fā)表在《自然》雜志上。
在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，離子由液體電解質(zhì)移動。然而，電池本質(zhì)上是不穩(wěn)定的：即使是最輕微的損壞也可能泄漏到電解液中，導(dǎo)致爆炸或火災(zāi)。安全問題迫使業(yè)界關(guān)注固態(tài)電池，它可以使用無機陶瓷材料或有機聚合物制成。
喬治·伍德拉夫機械工程學(xué)院副教授 Seung Woo Lee 說：“大多數(shù)行業(yè)都專注于制造無機固態(tài)電解質(zhì)。但它們很難制造，且價格昂貴不環(huán)保。”研究小組的成員，發(fā)現(xiàn)了一種優(yōu)于其他材料的橡膠基有機聚合物。固體聚合物電解質(zhì)由于其低制造成本、無毒和柔軟的性質(zhì)而繼續(xù)引起人們的極大興趣。然而，傳統(tǒng)的聚合物電解質(zhì)不具備足夠的離子電導(dǎo)率和機械穩(wěn)定性來實現(xiàn)固態(tài)電池的可靠運行。
佐治亞理工學(xué)院的研究人員使用橡膠電解質(zhì)解決了鋰離子傳輸速度慢和機械性能差的弱點。關(guān)鍵突破是允許材料在堅固的橡膠基質(zhì)內(nèi)形成三維 (3D) 互連的塑料晶相。這種獨特的結(jié)構(gòu)帶來了高離子電導(dǎo)率、優(yōu)異的機械性能和電化學(xué)穩(wěn)定性。
這種橡膠電解質(zhì)可以在低溫條件下使用簡單的聚合工藝制成，在電極表面產(chǎn)生堅固而光滑的界面。橡膠電解質(zhì)的這些獨特的特性可防止鋰枝晶生長，并允許更快的離子移動，即使在室溫下也能實現(xiàn)固態(tài)電池的可靠運行。
橡膠因其高機械性能而被廣泛使用，能夠制造出更便宜、更可靠和更安全的電池。
機械工程研究員Seung Woo Lee表示，“更高的離子電導(dǎo)率意味著你可以同時移動更多的離子。通過增加這些電池的能量比和能量密度，你可以增加電動汽車的行駛里程。”
研究人員現(xiàn)在正在尋找通過增加循環(huán)時間和通過更好的離子電導(dǎo)率減少充電時間來提高電池性能的方法。到目前為止，他們的努力已經(jīng)使電池的性能/循環(huán)時間提高了兩倍。
這項工作可以提高佐治亞州作為電動汽車創(chuàng)新中心的聲譽。全球能源和石化公司 SK Innovation 正在資助電解質(zhì)材料的研究，作為其與研究所持續(xù)合作的一部分，以制造比傳統(tǒng)鋰離子電池更安全、能量密度更高的下一代固態(tài)電池。
通過SK Innovation 和佐治亞理工學(xué)院的 Seung Woo Lee 教授合作進行的項目，人們對全固態(tài)電池的快速應(yīng)用和商業(yè)化寄予厚望。
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