美国陆军研究实验室和佐治亚理工学院的科学家们专注于开发电池,以提高目前在战场上发现的电池的安全性和能量密度。
联合建模和实验工作报告了发现新型固态电解质的进展,这将允许这些改进,并在著名的封面上特写先进能源材料日报》。
为了减轻士兵的负担和减少后勤需求,需要新型电池电解质来促进更轻、更安全的储能设备的发展。
改进的不易燃、无毒、低成本和轻质固体电解质具有很大的潜力,可以使锂金属技术的使用成为可能,从而提高能量密度和更轻的电池。
在这篇文章中,Oleg Borodin博士、Gleb Yushin教授和同事研究了羟基氯化锂和去质子化的羟基氯化锂,揭示了羟基的质子对这类化合物中锂离子导电性的影响。
Born-Oppenheimer分子动力学模拟结果与实验结果非常吻合,并揭示了一个意想不到的锂迁移机制,该机制与羟基的旋转相结合。
建筑物中的旋转门可以作为Li+运动的简单机械类比。
Borodin, ARL电化学分支的研究科学家,领导了建模部分的工作,而实验工作是在乔治亚理工学院Yushin的指导下完成的。
“固态电解质有可能同时提高电池能量密度,从而使电池更轻,同时提高安全性并降低成本,”Borodin说。
根据现代战争研究所的说法,当今战场上的两大罪魁祸首是炮台和防弹衣。士兵携带的几乎所有东西都需要电池,这可能会增加近20磅的重量——这个问题只有在上一代士兵才解决过。
Borodin说:“开发更安全、更轻的电池也将极大地提高装甲车的静默监视能力,并延长小型无人机的任务时间,这将决定是否返回基地。”
这项研究的一个关键方面是合作方面,Borodin说这使得这项努力很有希望。
Borodin说:“与世界领先团体的合作,如来自乔治亚理工学院的Yushin教授的团队,对于保持快速变化的技术的领先地位至关重要。”“通过结合思想和扩展ARL的能力和专业知识,通过建模和模拟实现对潜在电化学过程的基本理解,以及最先进的合成和表征能力,研究和开发进展大大加快。”
这项工作通过为士兵提供更高能量密度的电池来支持陆军士兵杀伤力现代化优先级,以增加他们的任务持续时间,减少负载,并在当前电池技术上增加安全性。
目前正在进一步改进固态电解质的导电性和界面电解质的性能,以实现这类电解质未来的商业化。
据Borodin称,在国防部之外,固体电解质正被积极研究,因为它们有可能取代电动汽车大尺寸电池中目前使用的液体电解质,提供急需的改进安全性和扩大行驶里程,此外还可广泛应用于备用电源和便携式电子设备。
了下:航空+国防

