固态电池有很大的前景。与目前的锂离子电池不同,固态电池不包含易燃液体,而易燃液体是一个主要的缺点,笔记本电脑和电动汽车爆燃的一系列悲剧说明了这一点。固态电池的毒性也较小,具有更高的能量密度,充电速度更快,并且可以在更多的充电循环中存活而不变质。
问题是,与液体电池相比,制造这种电池既困难又昂贵,其中一个主要挑战是作为电池关键的电解质薄膜的缺陷。薄膜中形成的微小气泡阻碍了离子在电极之间的移动,减缓了充电和一般操作。
一种电解质薄膜是由反过氧化物(Li2OHCl)制成的,其中材料的颗粒被压制成片状。这些经常产生不良的缺陷,降低了效率。
为了克服这个问题,橡树岭团队增加了加热压片的步骤,然后让电解质在压力下冷却。结果是一种没有气泡、表面氮富集度更高的薄膜,其导电性能也提高了近1000倍,临界电流密度提高了近50%,并且亲锂性更好,这是固态电池稳定性的一个关键因素。
据研究人员称,新的调整不仅提高了性能,而且还为能够在工业规模上加工固体电解质打开了大门,因为工程师将对加工过程有更多的控制。
首席研究员Marm Dixit说:"这是同样的材料--你只是改变了你的制造方式,同时在许多方面改善了电池的性能。"
这项研究发表在《ACS能源通讯》上。