麻省理工學(xué)院一個研究小組宣布，他們已經(jīng)開發(fā)出一種全新電池電極，可以生產(chǎn)出更強(qiáng)大的電池。這一突破是基于麻省理工學(xué)院稱之為“長期追求的目標(biāo)”，即使用純鋰金屬作為電池的陽極。麻省理工學(xué)院的設(shè)計(jì)來自朱麗實(shí)驗(yàn)室，是開發(fā)全固態(tài)電池概念的一部分。
該概念將在電池內(nèi)部的兩個電極之間拋棄用作電解質(zhì)的液體或聚合物凝膠。當(dāng)前電池中的電解質(zhì)允許鋰離子在充電和放電循環(huán)中來回運(yùn)動?？茖W(xué)家說，全固態(tài)版本，比揮發(fā)性高，過去曾是鋰電池爆炸源的液體電解質(zhì)更安全。
固態(tài)電池面臨的最大挑戰(zhàn)之一是，當(dāng)它們充電時，原子在鋰金屬內(nèi)部堆積，導(dǎo)致鋰金屬隨著充電而膨脹，金屬在放電過程中收縮。電池形狀這種反復(fù)變化使固體很難保持恒定的接觸，并容易導(dǎo)致固體電解質(zhì)斷裂或分離。
另一個挑戰(zhàn)是，當(dāng)固體電解質(zhì)與鋰金屬接觸時，沒有一種物質(zhì)是化學(xué)穩(wěn)定的，從而使其隨著時間的推移而降解?，F(xiàn)在開發(fā)團(tuán)隊(duì)使用了一種不同尋常的設(shè)計(jì)，使用了另外兩類固體，即“混合離子電子導(dǎo)體”（MIEC）和“電子和鋰離子絕緣體”（ELI）。這兩種材料在與鋰金屬接觸時都具有化學(xué)穩(wěn)定性。
他們開發(fā)了一種三維納米結(jié)構(gòu)，其形式為蜂窩狀六邊形MIEC管陣列，部分注入固體鋰金屬，形成電池的一個電極，每個電極管中都有額外的空間。當(dāng)鋰在充電過程中膨脹時，它會填充管內(nèi)的空位。在充電過程中，這種流動釋放了膨脹產(chǎn)生的壓力。ELI被用作MIEC壁和固體電解質(zhì)層之間的“關(guān)鍵機(jī)械粘合劑”。
目前，開發(fā)小組正在規(guī)模化他們的發(fā)明。
