MIT开发纯锂电极并颠覆电池设计，寻求规模化生产

2020-02-06 10:13

近日，麻省理工学院（MIT）的一个研究团队宣布，他们已经开发出一种全新的电池电极，可以研发出能量密度更高的电池。

取得这一突破，得益于MIT朱丽实验室将“用纯锂金属作为电池阳极”视为长期追求的目标；更让人意料不到的是，开发出纯锂电极只是作为全固态电池概念设计的一部分。

当前电池中的电解质允许锂离子在充电和放电循环中来回运动。但该团队设计的全固态电池概念放弃了目前在电池内部的两个电极之间液体或聚合物凝胶的电解质。

我们知道，全固态版本的电池，比过去曾是锂电池爆炸源的高挥发性液体电解质更安全。但固态电池面临的最大挑战之一是，当它们充电时，原子在锂金属内部堆积，导致锂金属随着充电而膨胀，金属在放电过程中收缩。电池形状这种反复变化使固体很难保持恒定的接触，并容易导致固体电解质断裂或分离。

此外，当固体电解质与锂金属接触时，物质之间的化学不稳定性使固态物质随着时间的推移而降解。

因此，该开发团队使用了不同寻常的设计，构建了两类固体，即“混合离子电子导体”（MIEC）和“电子和锂离子绝缘体”（ELI）。这两种材料在与锂金属接触时都具有化学稳定性。

在这基础上，他们还构建了一种电池内部的三维纳米结构，其形式为蜂窝状六边形的MIEC管阵列，部分阵列注入固体锂金属，形成电池电极，每个电极管中都有额外的空间。当锂在充电过程中膨胀时，它会填充管内的空位。在充电过程中，这种流动释放了膨胀产生的压力。ELI被用作MIEC壁和固体电解质层之间的“关键机械粘合剂”。

据悉，该研究团队正在尝试寻求规模化生产他们发明的途径。