中國粉體網(wǎng)訊  固態(tài)電池，即電解質(zhì)由固體而不是液體材料組成的電池在未來的能源儲存應(yīng)用中具有巨大的潛力，但一直被影響其壽命的穩(wěn)定性問題所困擾。一個新的設(shè)計指出了這個問題的新解決方案，該團隊開發(fā)了一種新型電極材料，在整個充電過程中保持其體積，使電池能夠承受數(shù)百次循環(huán)。

用固態(tài)電池替代現(xiàn)在的鋰離子電池來驅(qū)動電動汽車或智能手機好處很多，使用時間長，充電時間短，然而，它們的穩(wěn)定性問題與充電期間鋰離子進出電池電極的運動有關(guān)，這導(dǎo)致它們膨脹和收縮，最終改變了設(shè)備的化學(xué)性質(zhì)，隨著時間的推移容量下降明顯且壽命較短。

一個國際科學(xué)家團隊為這些電池設(shè)計了一種新的電極，據(jù)稱可以提供前所未有的穩(wěn)定性。該材料由鈦酸鋰和二氧化釩鋰構(gòu)成，被研磨成納米級的顆粒。作為電池電極，這種材料可以提供高容量，并使鋰離子在充電和放電過程中可逆地加入和提取。

這帶來了一種在運行期間可以保持電池充放電容量不退化的電極材料，科學(xué)家們將其歸結(jié)為一種微妙的平衡行為，當(dāng)鋰離子退出時，釩離子從其原來的位置遷移以填補這些空位。

領(lǐng)導(dǎo)這項研究的日本橫濱國立大學(xué)的Naoaki Yabuuchi教授說："當(dāng)收縮和膨脹得到很好的平衡時，在電池充電或放電時，即在循環(huán)過程中，尺寸穩(wěn)定性得以保留。預(yù)計通過進一步優(yōu)化電解質(zhì)的化學(xué)成分，可以開發(fā)出一種真正的尺寸不變的材料--一種在電化學(xué)循環(huán)中保持其體積的材料"。

這種新型電極材料在固態(tài)電池單元中進行了測試，其表現(xiàn)令人印象深刻，具有300mAh/g的高容量，也許最重要的是，在400次充放電循環(huán)中完全沒有退化。

研究報告的作者Neeraj Sharma副教授說："在400次循環(huán)中沒有容量衰減，這清楚地表明，與那些報告的帶有分層材料的傳統(tǒng)全固態(tài)電池相比，這種材料的性能更優(yōu)越。"

該團隊計劃繼續(xù)完善該電解質(zhì)，以催生服務(wù)于電動汽車所需的各種電池，并使其具有更高的安全性和壽命。這可能意味著不僅僅是我們今天看到的電動車，而是幫助迎來一個新的時代，在這個時代里，電動車的充電速度更快，行駛的距離更遠。

Yabuuchi說："這一發(fā)現(xiàn)可以大幅降低電池成本。實用的高性能固態(tài)電池的發(fā)展也可以導(dǎo)致先進電動汽車的發(fā)展。例如，在未來，可能有可能在短短五分鐘內(nèi)為電動汽車完全充電"。

這項研究發(fā)表在《自然材料》雜志上。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

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