每个人都想要更小、更便宜、更持久的电池。找到一个更安全、更稳定的电池,你就拥有了更好的电池。
几十年来,锂离子电池无疑一直是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、相机和可充电电动工具的最爱。但它们也有缺点,如“热失控”,即电池因积聚过多热量而失效或起火。
多年来,研究人员一直在寻找高温问题的根源,以及如何解决相关的波动。经过三年的材料模拟、合成、表征和电池性能测试,德克萨斯大学达拉斯分校的研究人员发现,锂离子电池的问题并不在电池材料内部。
庆载博士表示:“事实证明,只有电池正极材料的表面存在问题。”Erik Jonsson工程与计算机科学学院的材料科学与工程教授Cho说。“里面没问题。这给了我们很大的希望,我们可以弄清楚如何稳定表面,让真正的高容量电池成为现实。”
Cho和他的同事在1月10日的杂志印刷版上描述了他们的发现先进能源材料.
Cho说,高能量密度电池的代价很高:波动性增加。
“当电池不断充电时,材料就会开始降解。释放的能量会加热,电池就会着火。这本质上是安全问题。”
好消息吗?
“只有电池材料的表面不稳定和不安全。如果这个问题能得到解决,就能得到解决。”
在不断循环的充电和充电过程中,氧气从电池材料的表面释放出来。Cho说,在这个过程中,锂离子从内部到外部的运输路径可能会被金属镍尘堵塞,这是与气体释放一起产生的。
“当有堵塞时,就没有办法在表面转移想要进出的锂离子。这导致电池容量迅速下降。随着热量的增加,火灾和爆炸的几率也会增加。”
这个在电池材料表面的简单而深刻的发现可能会改变制造商制造电池的方式。Cho建议,或许可以在电池表面添加一层精心设计的氧化物涂层。
Cho说:“修改可以使充电时间更长。”“这是业界目前正试图为下一代锂离子电池解决的问题。这非常令人兴奋,我们正在进行下一阶段的工作。”
该研究的第一作者、Cho以前的学生、17岁博士孔凡太(Fantai Kong)是达拉斯亨特能源企业(Hunt Energy Enterprises)的高级工程师,从事大规模能源储存和材料项目。他说,解决电池的发热问题可以使电池的容量提高20%到30%。
“我们正处于商业可行性的门槛。几年内可能会有一个商业产品。”
Cho说,基于这些新发现,一些行业有兴趣与德克萨斯大学达拉斯分校的团队合作,开发下一代电动汽车电池正极材料。Cho的团队还在与美国海军研究实验室合作进行一个后续研究项目,以提高正极材料的容量和安全性。
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