<p>電動汽車被廣泛認為是我們用更環(huán)保的替代品取代傳統(tǒng)汽車的最佳選擇。然而，電動汽車和其他電動汽車很可能使用鋰離子電池，目前這種電池在合理的價格下無法提供必要的性能和耐久性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，在過去幾年里，固態(tài)電池(SSBs)在尋找替代品的研究人員中獲得了很大的吸引力。傳統(tǒng)的鋰離子電池含有液體電解質(zhì)，鋰離子在充放電過程中流動，而ssb完全由固體材料制成。除了在操作安全性方面的巨大改進&mdash;&mdash;因為這些電池被刺穿時不會泄漏有毒液體&mdash;&mdash;ssb還可以更快地充電。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但到目前為止，ssb存在一個未解決的問題，限制了它們的耐用性。當鋰離子被插入或從電池的電極中取出時，材料的晶體結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，使電極膨脹或收縮。這些體積的反復(fù)變化會破壞電極和固體電解質(zhì)之間的界面，并導致電極的晶體化學發(fā)生不可逆的變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">新型電極材料</span></strong></p> <p><br />在此背景下，日本橫濱國立大學Naoaki Yabuuchi教授領(lǐng)導的科學家團隊研究了一種在SSBs中具有前所未有穩(wěn)定性的新型正極材料。他們的工作今天發(fā)表在《自然材料》雜志上，由澳大利亞悉尼新南威爾士大學的副教授Neeraj Sharma和日本LIBTEC的Takuhiro Miyuki博士共同撰寫。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究團隊重點研究的材料是Li8/7Ti2/7V4/7O2，這是一種由優(yōu)化部分的鈦酸鋰(Li2TiO3)和二氧化釩鋰(LiVO2)組成的二元體系。當球磨成納米級的適當顆粒尺寸時，由于其大量的鋰離子可以在充放電過程中可逆地插入和提取，這種材料具有高容量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>閱讀更多:太陽能計算器幫助所有澳大利亞人預(yù)測電池板和電池的成本節(jié)約</p> <p>&nbsp;</p> <p>與其他正極材料不同，Li8/7Ti2/7V4/7O2具有一種特殊的特性，使其與眾不同:它在充滿電和完全放電時具有幾乎相同的體積。研究人員分析了這種性質(zhì)的起源，并得出結(jié)論，這是鋰離子插入或從晶體中提取時發(fā)生的兩種獨立現(xiàn)象之間微妙平衡的結(jié)果。</p> <p>&nbsp;</p> <p>一方面，鋰離子的去除或&ldquo;deliation&rdquo;會導致晶體中自由體積的增加，從而使其收縮。另一方面，一些釩離子從原來的位置遷移到鋰離子留下的空間，在這個過程中獲得了更高的氧化態(tài)。這會引起與氧的排斥相互作用，進而產(chǎn)生晶格的膨脹。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Yabuuchi教授說:&ldquo;當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)定性得以保持。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們預(yù)計，通過進一步優(yōu)化電解質(zhì)的化學成分，可以開發(fā)出一種真正的尺寸不變的材料&mdash;&mdash;一種在電化學循環(huán)中保持其體積的材料。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><span class="h1"><strong>優(yōu)越的電池性能</strong></span></p> <p><br />研究團隊將這種新型正極材料與合適的固體電解質(zhì)和負極結(jié)合，在全固態(tài)電池中進行了測試。該電池的容量為300 mA.h/g，在400次充放電循環(huán)中沒有退化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;超過400個周期的容量衰減的缺失清楚地表明，這種材料的性能優(yōu)于那些報道的傳統(tǒng)全固態(tài)電池與分層材料，&rdquo;A/教授。沙瑪說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這一發(fā)現(xiàn)可以大幅降低電池成本。開發(fā)實用的高性能固態(tài)電池也可以帶動先進電動汽車的發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>通過進一步改進尺寸不變的電極材料，很快就有可能制造出在價格、安全性、容量、充電速度和壽命方面足夠適合電動汽車的電池。</p> <p>&nbsp;</p> <p>閱讀更多:新型超高速電機為電動汽車提供了更好的功率密度</p> <p>&nbsp;</p> <p>Yabuuchi教授說:&ldquo;長壽命和高性能固態(tài)電池的開發(fā)將解決電動汽車的一些問題。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;例如，在未來，完全充滿一輛電動汽車可能只需要5分鐘。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究人員迫切希望看到這一領(lǐng)域取得更多進展，加快電動汽車的普及，并為地球建設(shè)一個更綠色的未來。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>