铝箔提高固态锂电池性能?低成本、高回收、更便捷

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据eeNews报道,佐治亚理工学院的研究人员开发出一种铝箔,可以提高固态锂电池的性能。

该团队由乔治·W·伍德拉夫机械工程学院和材料科学与工程学院副教授Matthew McDowell领导的团队使用铝箔制作固态电池,其能量密度比当今的固态电池更高。

McDowell说:“我们一直在寻找能量密度更高的电池,这将使电动汽车一次充电可以行驶更远的距离。”“有趣的是,我们可以使用铝作为电池材料,因为它具有成本效益、高度可回收且易于使用。”

当用于传统的锂离子电池时,由于锂进出材料时的膨胀和收缩,铝会在几次充放电循环内破裂并失效。现在,如本研究所示,固态电池可以集成新型高性能活性材料。

铝锂化可提供990 mAh/g的理论比容量,但体积变化显着为96%,低于硅负极310%的体积变化。

该项目始于佐治亚理工学院团队与领先的铝制造商和世界上最大的铝回收商诺贝丽斯之间的合作。

纯铝箔用作电池阳极时会迅速失效,因此该团队添加了少量的铟来制造具有特定微观结构的箔。 该团队测试了 100 多种不同的版本,以了解这些材料在电池中的表现。

“我们需要采用一种能够解决铝作为电池阳极的基本问题的材料,”博士Yuhgene Liu说。McDowell实验室的学生和该论文的第一作者:“与传统的锂离子电池相比,我们的新型铝箔阳极在固态电池中使用时表现出显着提高的性能和稳定性。”

与传统阳极材料相比,新型箔可以储存更多的锂,因此可以储存更多的能量。 最终,他们创造了高能量密度电池,其性能可能优于锂离子电池。

“我们对铝阳极感到兴奋的好处之一是它可以提高性能,而且非常具有成本效益,”McDowell说。“最重要的是,当直接使用箔作为电池组件时,我们实际上删除了生产电池材料通常所需的许多制造步骤。”

“这些铝箔阳极的初步成功为发现其他潜在电池材料提供了新方向,”Liu说。“这有望为重新构想更加能源优化和更具成本效益的电池架构开辟道路。”

该团队目前正在努力扩大电池的尺寸,以了解尺寸如何影响铝箔的行为。该小组还积极探索其他材料和微观结构,目标是为电池系统制造非常便宜的箔。

McDowell说:“这是一个关于一种早已为人所知的材料的故事,但在电池开发的早期就基本上被放弃了。”“但凭借新知识,结合新技术——固态电池——我们已经找到了如何使这个想法焕发活力并实现真正有前途的性能。”(校对/周宇哲)

责编: 武守哲
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