“三明治式”固態鋰電池三分鐘充滿電
這款固態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,而不是鋰離子電池中的液體或聚合物凝膠電解質。在實驗室中,電池原型能夠成功完成 5000至10000次充電循環。哈佛大學研究團隊對于固態鋰金屬電池的研究可追溯至去年5月,但彼時的技術停留在“10~20分鐘內完全充電,10~15年的電池使用壽命”層面上。
這款電池的設計靈感來自英式經典三明治。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)和一層培根(第二種電解質),最后是另一層西紅柿和一層面包(陰極)。
研究團隊認為,通常其他固態設計中的鋰金屬陽極會發展出樹突狀的生長,可以逐漸通過電解質滲透到陰極,進而導致鋰離子電池短路。也就是說,鋰離子電池在使用過程中產生的樹突或枝晶是電池著火的根本原因。而三明治的多層結構可防止枝晶結構生成,在這種設計中,樹突在“生菜”和“番茄”中生長,但在“培根”處停止。“培根”屏障阻止枝晶穿過使電池短路,從而防止了故障產生。
“我們著手將這項技術商業化,我們的技術與其他固態電池相比是獨一無二的。在實驗室中,我們已經在電池的使用壽命內實現了5000到10000次充電循環,而現在即使是同類產品中最好的電池也只有2000到3000次充電循環,而且我們認為擴大電池技術沒有任何基本限制,這可能會改變游戲規則。”哈佛大學約翰·A。 保爾森工程與應用科學學院材料科學副教授Xin Li表示。
目前,研究團隊成立的初創公司 Adden Energy(艾登能源公司)宣布已獲得哈佛大學技術發展辦公室授予的獨家技術許可,用于推進該技術的商業化,其目標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表示,這項技術的商業化還需要數年時間,同時還面臨著許多挑戰。