用橡膠製做電解質?美科學家有望打造更安全持久鋰電池

作者 | 發布日期 2022 年 01 月 14 日 9:30 | 分類 能源科技 , 鋰電池 , 電力儲存 Telegram share ! follow us in feedly


我們都知道橡膠是絕緣體,基本上不會是鋰離子電池的理想電解質材料,不過美國喬治亞理工學院打破眾人的印象,研發出高導電度的橡膠材料,利用這種彈性電解質,有望打造更安全、續航里程更長電動車電池。

鋰離子電池引起多種技術的革命,為人們帶來翻天覆地的改變,小至大從智慧型手機、筆記型電腦、電動車到電池儲能系統,不過鋰離子電池還有一些改進空間,好比電池損壞或是過熱時,其中的液態電解質可能會帶來起火或爆炸風險。

既然液態電解質可能伴隨祝融風險,那麼固態電解質有解嗎?確實可以,由過去經驗已知固態電解質可有效降低起火風險,但也會帶來其他挑戰,由陶瓷材料製成的固態電解質稍嫌「脆弱」,電解質與電極之間的介面不完整也會降低鋰離子的導電度。

因此美國喬治亞大學團隊認為,橡膠等彈性材質可以解決這上述兩個問題。不過有鑒於橡膠的絕緣特性,團隊在橡膠嵌入具導電特性的丁二腈(succinonitrile),橡膠則負責提供彈性的 3D 支架,讓電解質能與電極維持平滑的介面,同時也可以防止鋰晶枝生長。

在團隊測試中,採用新型電解質的鋰離子電池在室溫下能以 4.5 V 電壓運行,容量為 93 mAh g-1,1,000 次循環後容量幾乎沒有衰減,在充放電 100 次循環後也沒有形成枝晶。不過這當然還有進步空間,團隊正努力提高循環次數和離子電導率,最終為電動車帶來更安全、更持久的電池。

主要作者 Michael Lee 表示,離子電導度愈高代表會有愈多離子移動,透過增加電池比能量和能量密度,可以進一步延長電動車的續航里程。

做為知名電動車創新中心,喬治亞大學也正與南韓 SK Innovation 合作,SK Innovation 正在資助電解質材料研究,以製造比傳統鋰離子電池更安全、能量密度更高的下一代固態電池,SK Innovation 最近也宣布在喬治亞州康默斯建置電池工廠,預計 2023 年鋰離子電池的年產量將達到 21.5 GWh。

(首圖來源:喬治亞大學