(来源:光谱)与易燃的有机电解质相比，固体无机电解质本身不易燃；而且用金属锂代替石墨做负极，可以大大提高电池的能量密度(最高可达10倍)。因此，固态电池有望成为电动汽车的突破性技术。然而，为了将固态电池推向市场，还有一个很大的问题，即如何制造一种既耐用又足够薄的电解质，以充当良好的离子导体。理想情况下，这些电解质的厚度应该只有几十微米，类似于今天锂离子电池的隔膜，但大多数固体电解质都是由陶瓷材料制成的，如果做得太薄，很容易破裂。据国外媒体报道，加州大学圣地亚哥分校的材料科学家刘平和来自马里兰大学和加州初创公司Liox Power的研究人员开发出了一种制造固态电池电解质的新技术。在制造过程中，通过干燥溶液形成离子导电复合材料，其可用作电解质和阳极涂层。电解质溶液是含有β-硫代磷酸锂(β-Li3PS4)的硫化物基材料。研究小组用许多方法合成了这种材料，包括使用不同的亲核试剂、溶剂和机械支持物，但最关键的起始成分始终是硫化锂(Li2S)和硫化磷(P2S5)。生成的β-Li3PS4溶液非常清澈，干燥后形成非常均匀的电解质层，可以直接沉积在硫化锂阳极上。刘说:“我们通过连续的过程制造电池，我们不需要制造单独的层，所以我们不必处理非常薄的材料。”锂离子电池和固态电池的传统制造技术通常将单层电解质结合在一起。这种高耗能的技术需要用球磨机将粉末和粘结剂混合，然后浇铸成板材，再通过高温高压平台进行烧结或压制。刘的方法解决了这些问题。此外，研究人员调整了β-Li3PS4溶液，以防止枝晶生长，从而创造出更安全的电池。锂枝晶的形成是由于电场不均匀、表面化学或其他原因，导致锂离子在负极表面沉积不均匀，从而形成针状突起。如果允许枝晶形成，就会引起火灾。CSIRO的贝斯特(Best of CSIRO)说:“在负极上生长的枝晶，在与正极接触时，会引起局部过热，温度可能高达1500到2000摄氏度。”研究团队开发的电解液可以自发与枝晶反应形成惰性产物，有助于防止电池短路。刘说:“这与伤口结疤的过程非常相似。因此，我们称之为自愈自成形机制。”到目前为止，研究人员已经为这种独特的电解质制造技术申请了五项专利。研究团队希望在未来两到三年内，以低于每千瓦时100美元的成本制造出容量为2Ah的固态电池的工作原型，接近当今大多数智能手机电池的容量，进一步推动固态电池的商业化进程。
(来源:光谱)与易燃的有机电解质相比，固体无机电解质本身不易燃；而且用金属锂代替石墨做负极，可以大大提高电池的能量密度(最高可达10倍)。因此，固态电池有望成为电动汽车的突破性技术。然而，为了将固态电池推向市场，还有一个很大的问题，即如何制造一种既耐用又足够薄的电解质，以充当良好的离子导体。理想情况下，这些电解质的厚度应该只有几十微米，类似于今天锂离子电池的隔膜，但大多数固体电解质都是由陶瓷材料制成的，如果做得太薄，很容易破裂。据国外媒体报道，加州大学圣地亚哥分校的材料科学家刘平和来自马里兰大学和加州初创公司Liox Power的研究人员开发出了一种制造固态电池电解质的新技术。在制造过程中，通过干燥溶液形成离子导电复合材料，其可用作电解质和阳极涂层。电解质溶液是含有β-硫代磷酸锂(β-Li3PS4)的硫化物基材料。研究小组用许多方法合成了这种材料，包括使用不同的亲核试剂、溶剂和机械支持物，但最关键的起始成分始终是硫化锂(Li2S)和硫化磷(P2S5)。生成的β-Li3PS4溶液非常清澈，干燥后形成非常均匀的电解质层，可以直接沉积在硫化锂阳极上。刘说:“我们通过连续的过程制造电池，我们不需要制造单独的层，所以我们不必处理非常薄的材料。”锂离子电池和固态电池的传统制造技术通常将单层电解质结合在一起。这种高耗能的技术需要用球磨机将粉末和粘结剂混合，然后浇铸成板材，再通过高温高压平台进行烧结或压制。刘的方法解决了这些问题。此外，研究人员调整了β-Li3PS4溶液，以防止枝晶生长，从而创造出更安全的电池。锂枝晶的形成是由于电场不均匀、表面化学或其他原因，导致锂离子在负极表面沉积不均匀，从而形成针状突起。如果允许枝晶形成，就会引起火灾。CSIRO的贝斯特(Best of CSIRO)说:“在负极上生长的枝晶，在与正极接触时，会引起局部过热，温度可能高达1500到2000摄氏度。”研究团队开发的电解液可以自发与枝晶反应形成惰性产物，有助于防止电池短路。刘说:“这与伤口结疤的过程非常相似。因此，我们称之为自愈自成形机制。”到目前为止，研究人员已经为这种独特的电解质制造技术申请了五项专利。研究团队希望在未来两到三年内，以低于每千瓦时100美元的成本制造出容量为2Ah的固态电池的工作原型，接近当今大多数智能手机电池的容量，进一步推动固态电池的商业化进程。
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