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科学家开发锂电池新设计 或减少对钴镍稀有金属依赖

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根据最新一期的《自然材料》,为了开发锂基电池的替代品并减少对稀有金属的依赖,佐治亚理工学院的研究人员开发了一种很有前途的新型阴极和电解质系统。低成本的过渡金属氟化物和固体聚合物电解质替代了昂贵的金属和传统的液体电解质。

新阴极由氟化铁活性材料和固体聚合物(塑料)电解质纳米复合材料制成。为了制造这样的阴极,研究人员开发了一种将固体聚合物电解质渗透到预先形成的氟化铁电极中,然后对整个结构进行热压以增加密度并减少空隙的方法。聚合物基电解质具有两个突出的优点。一种是在弯曲过程中弯曲并适应氟化铁膨胀的能力,另一种是与氟化铁非常稳定且灵活的界面,这解决了以前电池设计中使用的氟化问题。诸如铁膨胀和大量副反应之类的关键问题。

研究人员测试了这种新型固态电池的几种变体,以分析其在50个高温下经过300次充放电循环后的性能。结果,发现提高电池性能的关键是固体聚合物电解质。当与固体聚合物电解质一起使用时,金属氟化物即使在高温下也显示出非凡的稳定性。预计这将导致更安全,更轻和更便宜的锂离子电池。另外,氟化铁的锂容量是常规钴基或镍基阴极的两倍以上。铁比钴便宜300倍,比镍便宜150倍。

未来,研究人员将继续改进和开发用于快速充电的新型固体电解质,并将固体和液体电解质纳入新的设计中,以与大型电池厂中使用的传统电池制造技术完全兼容。

(编辑:DF120)

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