“三明治式”固態(tài)鋰電池三分鐘充滿電

　　近日，美國(guó)哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的固態(tài)電池，該電池能夠循環(huán)充電10000次，有望實(shí)現(xiàn)3分鐘內(nèi)完全充電，并且可持續(xù)使用20年。

　　這款固態(tài)電池使用的是純金屬形式的鋰，使用固體電極和固體電解質(zhì)，而不是鋰離子電池中的液體或聚合物凝膠電解質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)室中，電池原型能夠成功完成 5000至10000次充電循環(huán)。哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)于固態(tài)鋰金屬電池的研究可追溯至去年5月，但彼時(shí)的技術(shù)停留在“10~20分鐘內(nèi)完全充電，10~15年的電池使用壽命”層面上。

　　這款電池的設(shè)計(jì)靈感來自英式經(jīng)典三明治。如果將電池想象成三明治，首先一層是面包(鋰金屬陽極)，然后是生菜(石墨涂層)，接下來是一層西紅柿(第一種電解質(zhì))和一層培根(第二種電解質(zhì))，最后是另一層西紅柿和一層面包(陰極)。

　　研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，通常其他固態(tài)設(shè)計(jì)中的鋰金屬陽極會(huì)發(fā)展出樹突狀的生長(zhǎng)，可以逐漸通過電解質(zhì)滲透到陰極，進(jìn)而導(dǎo)致鋰離子電池短路。也就是說，鋰離子電池在使用過程中產(chǎn)生的樹突或枝晶是電池著火的根本原因。而三明治的多層結(jié)構(gòu)可防止枝晶結(jié)構(gòu)生成，在這種設(shè)計(jì)中，樹突在“生菜”和“番茄”中生長(zhǎng)，但在“培根”處停止。“培根”屏障阻止枝晶穿過使電池短路，從而防止了故障產(chǎn)生。

　　“我們著手將這項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化，我們的技術(shù)與其他固態(tài)電池相比是獨(dú)一無二的。在實(shí)驗(yàn)室中，我們已經(jīng)在電池的使用壽命內(nèi)實(shí)現(xiàn)了5000到10000次充電循環(huán)，而現(xiàn)在即使是同類產(chǎn)品中最好的電池也只有2000到3000次充電循環(huán)，而且我們認(rèn)為擴(kuò)大電池技術(shù)沒有任何基本限制，這可能會(huì)改變游戲規(guī)則。”哈佛大學(xué)約翰·A。 保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院材料科學(xué)副教授Xin Li表示。

　　目前，研究團(tuán)隊(duì)成立的初創(chuàng)公司 Adden Energy(艾登能源公司)宣布已獲得哈佛大學(xué)技術(shù)發(fā)展辦公室授予的獨(dú)家技術(shù)許可，用于推進(jìn)該技術(shù)的商業(yè)化，其目標(biāo)是將電池縮小為手掌大小的“軟包電池”，其組件封裝在鋁涂層薄膜中。不過，Xin Li去年在接受媒體采訪時(shí)表示，這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化還需要數(shù)年時(shí)間，同時(shí)還面臨著許多挑戰(zhàn)。