盖世汽车的锂离子电池通常使用由液体和聚合物的混合物组成的电解质，当暴露在空气中时可能会引起火灾。固态电池由于使用更安全的固体材料而不是锂电池中常用的液体聚合物电解质，因此在业界受到高度重视。据外媒报道，麻省理工学院的研究人员开发了一种新的脉冲激光沉积技术，可以用更少的热量生产更薄的锂电解质，有望制造出充电速度更快、电压更高的固态锂离子电池。这种方法可以使未来固态电池的正极空间更大，并降低处理温度。这项固态电池电解质加工新技术的关键在于活性电解质中含锂石榴石基团和氮化锂层的交替分层。首先，在大约300℃的脉冲激光沉积过程中，这些层像饼干一样堆叠。然后，将其加热到660℃并缓慢冷却，这称为退火。在退火过程中，几乎所有的氮原子都燃烧成气体，原始氮化物层中的锂原子融合成含锂石榴石，形成单一的富锂陶瓷膜。石榴石膜中额外的锂含量保留了材料的立方结构，使带正电的锂离子能够在电解质中快速移动。使用其他方法生产富锂陶瓷材料，如烧结和加热，也可以产生致密的微观结构以保持高的锂浓度，但需要更高的热量，这导致材料体积过大。相比之下，麻省理工学院副教授詹妮弗·鲁普和她的学生开创了一项新技术，可以生产大约330纳米厚的薄膜。Jennifer Rupp说：“我们为电池添加了更安全的材料，新的陶瓷材料将电解质占用的空间减少了100倍。一般来说，使用薄膜电解质而不是厚陶瓷材料可以给电池更多的电极空间，并增加主动存储容量。固态电池不需要大量的电解质。”。“新的多层沉积技术产生了一种称为锂石榴石的材料。这种材料的离子电导率是迄今为止锂基电解质化合物中最快的，约为2.9 x 10-5 S cm-1。在退火过程中，薄膜中的晶体结构从无序或非晶相发展为完全结晶和高导电相。通过这种方法，研究人员可以了解和观察晶相，从而提高离子电导率。生产固态电池的挑战之一是制造这种材料。很难降低制造成本并保持与现有电解质锂离子电池相同的成本。其中一个主要原因是需要对陶瓷固体电解质进行高温处理。通常，只有在高温环境中才能实现足够的固态扩散，以混合陶瓷电解质的组成原子。这项研究中提出的新方法，通过在纳米结构中插入锂层，将石榴石基固态电池的加工温度降低了几百度，达到一半以上，有效地克服了这一障碍。在验证了含锂石榴石电极的高导电性和新工艺后，研究人员接下来将在实际电池中测试这些材料，以探索这种材料如何与电池正极反应及其稳定性。麻省理工学院和苏黎世联邦理工大学联合申请了两项多层锂石榴石/氮化锂加工专利。新的处理方法可以精确控制材料中的锂浓度，也可以应用于其他锂氧化物膜，如电池电极应用中的钛酸锂和钴酸锂。
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