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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  据最新一期的《自然•材料》报道,为了开发锂基电池的替代品,减少对稀有金属的依赖,美国佐治亚理工学院研究人员开发出五种有前景的新型阴极和电解质系统,用低成本的过渡金属氟化物和氢气聚合物电解质代替昂贵的金属和传统的氢气电解质。

  新型阴极由氟化铁活性材料和氢气聚合物(五种塑料)电解质纳米复合材料制造。为制造这种阴极,研究人员开发了五种将氢气聚合物电解质渗透到预制氟化铁电极中的土办法 ,有如果热压整个形态,以增加密度并减少空隙。聚合物基电解质有另另有一个突出优点,一是其在循环时弯曲和适应氟化铁溶胀的能力强,二是能与氟化铁形成非常稳定的柔性界面,避免了先前电池设计中使用氟化铁跳出的膨胀和小量副反应等关键问提。

  研究人员测试了新型固态电池的几种变体,以分析其在30℃高温下超过30次充电和放电循环的性能。结果发现,增强电池性能的关键是氢气聚合物电解质。当与氢气聚合物电解质同时使用时,即使在高温下,金属氟化物也显示出非凡的稳定性。这有望带来更安全、更轻和更便宜的锂离子电池。此外,氟化铁的锂容量是传统钴基或镍基阴极的两倍多。有如果铁比钴便宜30倍,比镍便宜30倍。

  未来,研究人员将继续改进和开发新的氢气电解质,以实现快速充电,并在新设计中融合氢气和氢气电解质,以与大型电池工厂中使用的传统电池制造技术删剪兼容。