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秒充電、不起火!日本加快全固態(tài)電池研發(fā)

來(lái)源:環(huán)球網(wǎng) 作者:佚名 日期:2017年06月14日 字體大?。骸?a href="javascript:void(0)" onclick="doZoomFont(1)">大

   據《日本經(jīng)濟新聞》報道,如果要提高搭載于移動(dòng)終端或汽車(chē)內的鋰離子電池的性能,起火的危險也會(huì )隨之提高。原因是傳統的鋰離子電池使用了易燃的液體作為電解質(zhì)。為此,日本正在推進(jìn)將電解質(zhì)替換成不會(huì )燃燒的陶瓷材料等固體的“全固態(tài)蓄電池”的開(kāi)發(fā)?!度毡窘?jīng)濟新聞》采訪(fǎng)了力爭實(shí)現快速充電和電池大容量化的日本大學(xué)的研究進(jìn)展。

    “現在智能手機充滿(mǎn)電需要1小時(shí)以上,但新型蓄電池力爭實(shí)現1秒內滿(mǎn)充電”,東京工業(yè)大學(xué)教授一杉太郎說(shuō)出了這樣的豪言壯語(yǔ)。一杉教授正嘗試通過(guò)提高固體電解質(zhì)和電池正極間的性能,實(shí)現前所未有的瞬間充電。

    目前的電池充電耗費時(shí)間是因為這回使不同固體的氧化物之間接觸不良,電阻增強。一杉認為“如果能將不同種的固體在原子層面上連接起來(lái),就能降低電阻”。他基于這一想法正反復進(jìn)行試驗。

    一杉使用了備受汽車(chē)廠(chǎng)商關(guān)注的“氧化鋰?鎳?錳”作為正極,而用磷酸鋰作為電解質(zhì)。通過(guò)應用最先進(jìn)的半導體制造技術(shù),在正極表面使電解質(zhì)形成薄膜,從而使固體電解質(zhì)和正極間的阻力降低到了液體電解質(zhì)與正極間的阻力的五分之一至十分之一。

    東京工業(yè)大學(xué)正在與大型半導體相關(guān)企業(yè)共同開(kāi)發(fā),預計在一年后試生產(chǎn)可以實(shí)際使用的電池。下一個(gè)目標是汽車(chē)。該大學(xué)將和大型汽車(chē)廠(chǎng)商聯(lián)合,將在薄膜上得到實(shí)證的低阻力應用到塊狀電池上,力爭開(kāi)發(fā)出可以長(cháng)時(shí)間使用的電池。

    日本科學(xué)技術(shù)振興機構(JST)也在開(kāi)展使用氧化物電解質(zhì)的全固體蓄電池的開(kāi)發(fā)??傮w負責相關(guān)項目的日本物質(zhì)與材料研究機構的負責人高田和典謹慎地指出,“盡管薄膜的開(kāi)發(fā)勢頭很好,但要替換車(chē)用的塊狀電池還需要時(shí)間”。盡管如此,一杉教授還是自信地表示,“如果解決了薄膜上的問(wèn)題,塊狀也同樣適用”。

    一方面,參加了日本科學(xué)技術(shù)振興機構項目的長(cháng)崎大學(xué)的準教授山田博俊表示正在進(jìn)行提高電流密度、實(shí)現大容量化的研究。在電解質(zhì)中使用陶瓷材料“氧化鋰?鑭?鋯?鉈”,而在負極使用金屬鋰。

    作為負極材料,金屬鋰的儲電量最優(yōu)。但是在反復的充放電中,金屬鋰中會(huì )生成一種叫做樹(shù)突的樹(shù)枝狀結晶,穿過(guò)電解質(zhì)到達正極,從而引起短路。

    山田準教授開(kāi)發(fā)了抑制樹(shù)突生成的新技術(shù),并在3月于東京都八王子市召開(kāi)的學(xué)術(shù)界會(huì )議“電氣化學(xué)會(huì )”上發(fā)表了這一技術(shù)。

    電解質(zhì)通過(guò)氧化物的粒子燃燒固化后制成,而樹(shù)突是燒結后在粒子間的縫隙中流通形成的。對此,山田準教授等將直徑約2微米的氧化物粒子和低熔點(diǎn)的氫氧化鋰混合燒結,使得厚約0.5微米的氫氧化鋰覆蓋在粒子表面,擠滿(mǎn)間隙。通電實(shí)驗的結果表明,與未覆蓋的粒子相比,短路之前的電流密度可以提高至3倍。

    山田準教授表示,“將力爭作為可通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)力和震動(dòng)充電的傳感器用電源投入實(shí)際使用”。

    全固態(tài)電池的商品化雖然才剛開(kāi)始,但安全和高性能使其具有巨大的吸引力。除汽車(chē)外,未來(lái)還有望被應用于物聯(lián)網(wǎng)(ioT)用傳感器,遠程回收自然資源等。

[責任編輯:都市風(fēng)汽車(chē)網(wǎng)]

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