<p>電動(dòng)汽車(chē)被廣泛認(rèn)為是我們用更環(huán)保的替代品取代傳統(tǒng)汽車(chē)的最佳選擇。然而，電動(dòng)汽車(chē)和其他電動(dòng)汽車(chē)很可能使用鋰離子電池，目前這種電池在合理的價(jià)格下無(wú)法提供必要的性能和耐久性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，在過(guò)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(guò)程中流動(dòng)，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(jìn)&mdash;&mdash;因?yàn)檫@些電池被刺穿時(shí)不會(huì)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(gè)未解決的問(wèn)題，限制了它們的耐用性。當(dāng)鋰離子被插入或從電池的電極中取出時(shí)，材料的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，使電極膨脹或收縮。這些體積的反復(fù)變化會(huì)破壞電極和固體電解質(zhì)之間的界面，并導(dǎo)致電極的晶體化學(xué)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(guó)立大學(xué)Naoaki Yabuuchi教授領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)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(xué)的副教授Neeraj Sharma和日本LIBTEC的Takuhiro Miyuki博士共同撰寫(xiě)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)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(dāng)球磨成納米級(jí)的適當(dāng)顆粒尺寸時(shí)，由于其大量的鋰離子可以在充放電過(guò)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(yáng)能計(jì)算器幫助所有澳大利亞人預(yù)測(cè)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(shí)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(shí)發(fā)生的兩種獨(dú)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(huì)導(dǎo)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(lái)的位置遷移到鋰離子留下的空間，在這個(gè)過(guò)程中獲得了更高的氧化態(tài)。這會(huì)引起與氧的排斥相互作用，進(jìn)而產(chǎn)生晶格的膨脹。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Yabuuchi教授說(shuō):&ldquo;當(dāng)收縮和膨脹得到很好的平衡時(shí)，在電池充電或放電時(shí)，即在循環(huán)過(guò)程中，尺寸穩(wěn)定性得以保持。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們預(yù)計(jì)，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化電解質(zhì)的化學(xué)成分，可以開(kāi)發(fā)出一種真正的尺寸不變的材料&mdash;&mdash;一種在電化學(xué)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(tuán)隊(duì)將這種新型正極材料與合適的固體電解質(zhì)和負(fù)極結(jié)合，在全固態(tài)電池中進(jìn)行了測(cè)試。該電池的容量為300 mA.h/g，在400次充放電循環(huán)中沒(méi)有退化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;超過(guò)400個(gè)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(bào)道的傳統(tǒng)全固態(tài)電池與分層材料，&rdquo;A/教授。沙瑪說(shuō)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這一發(fā)現(xiàn)可以大幅降低電池成本。開(kāi)發(fā)實(shí)用的高性能固態(tài)電池也可以帶動(dòng)先進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)尺寸不變的電極材料，很快就有可能制造出在價(jià)格、安全性、容量、充電速度和壽命方面足夠適合電動(dòng)汽車(chē)的電池。</p> <p>&nbsp;</p> <p>閱讀更多:新型超高速電機(jī)為電動(dòng)汽車(chē)提供了更好的功率密度</p> <p>&nbsp;</p> <p>Yabuuchi教授說(shuō):&ldquo;長(zhǎng)壽命和高性能固態(tài)電池的開(kāi)發(fā)將解決電動(dòng)汽車(chē)的一些問(wèn)題。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;例如，在未來(lái)，完全充滿一輛電動(dòng)汽車(chē)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(jìn)展，加快電動(dòng)汽車(chē)的普及，并為地球建設(shè)一個(gè)更綠色的未來(lái)。</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(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>