馬里蘭大學(xué)研發(fā)快速鋰離子導(dǎo)體 可用于固態(tài)電池

發(fā)布時間：2024-10-10

據(jù)外媒報道，馬里蘭大學(xué)(university of maryland)的研究人員設(shè)計了一款柔性鋰離子導(dǎo)電陶瓷織物(flexible lithium-ion conducting ceramic textile)，該材料是一款快速鋰離子導(dǎo)體，電化學(xué)穩(wěn)定性強，處理方法可擴展，可被整合到固態(tài)鋰金屬電池中。該材料基于石榴石型導(dǎo)體(garnet-type conductor)打造，擁有諸多理想的化學(xué)特性及結(jié)構(gòu)特性，包括：鋰離子導(dǎo)電立方結(jié)構(gòu)(lithium-ion conducting cubic structure)、低密度、多尺度孔隙(multi-scale porosity)、表面面積/體積比(surface area/volume ratio)高、柔韌性佳。該團隊在《今日材料(materials today)》發(fā)表了報道，宣稱利用陶瓷纖維強化固態(tài)電解質(zhì)(solid polymer electrolyte)后，可實現(xiàn)高鋰離子導(dǎo)電性，確保其擁有穩(wěn)定的*鋰離子穩(wěn)定性——充電500小時無故障。鋰離子導(dǎo)電陶瓷織物是一款柔性材料，保留了原始模板(original template)的物理特性。該款陶瓷織物的結(jié)構(gòu)獨特，可憑借連續(xù)纖及連續(xù)玻璃纖維原紗(continuous fibers and yarns)、固態(tài)導(dǎo)體的高表面面積/體積比、多級孔隙分布來實現(xiàn)鋰離子長距傳遞途徑。在設(shè)計3d電極時，該陶瓷紡織還提供了電解質(zhì)框架，從而為高性能鋰金屬電池提供超高陰極載荷(10.8 g/cm2 sulfur)，其電池容量輸出高達1000 mah/g。該團隊在研究中采用了商用纖維作為模板，創(chuàng)建鋰離子導(dǎo)電石榴石纖維絲氈(li-conducting garnet fiber mat textiles)，向纖維間的孔隙空間內(nèi)填充固態(tài)聚合物電解質(zhì)(solid polymer electrolyte)。該加工流程可實現(xiàn)擴展，在提升混合陶瓷/聚合物鋰離子電解質(zhì)導(dǎo)電性的同時增強了石榴石陶瓷電解質(zhì)的強度。此外，該款陶瓷織物質(zhì)地柔韌，利于切割。該研究小組還將繼續(xù)研發(fā)該項技術(shù)，計劃將陶瓷織物做得更為纖薄，從而降低電極間的離子傳輸耐受力，該技術(shù)將被大量應(yīng)用于商用電子器件。原標(biāo)題：馬里蘭大學(xué)研發(fā)柔性鋰離子導(dǎo)電陶瓷織物 可被用于固態(tài)電池