炭黑產(chǎn)業(yè)網(wǎng)據(jù)世界橡膠展消息，電動汽車的發(fā)展需要具有成本效益、安全和耐持久的電池，并且在使用過程中不會爆炸或危害環(huán)境。美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員找到了一種有前途的替代傳統(tǒng)鋰離子電池的方法，該電池由一種常見的材料制成：橡膠。

彈性體或合成橡膠因其卓越的機(jī)械性能而廣泛用于消費(fèi)品和可穿戴電子產(chǎn)品和軟機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種材料配制成 3D 結(jié)構(gòu)時，可以作為高速鋰離子傳輸?shù)墓ぞ撸哂谐錾臋C(jī)械韌性，從而使電池充電時間更長，讓電動汽車走得更遠(yuǎn)。這項與韓國科學(xué)技術(shù)高等研究院合作進(jìn)行的研究于1月12日發(fā)表在《自然》雜志上。

在傳統(tǒng)的鋰離子電池中，離子由液體電解質(zhì)移動。然而，電池本質(zhì)上是不穩(wěn)定的：即使是最輕微的損壞也可能泄漏到電解液中，導(dǎo)致爆炸或火災(zāi)。安全問題迫使業(yè)界關(guān)注固態(tài)電池，它可以使用無機(jī)陶瓷材料或有機(jī)聚合物制成。

喬治·伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院副教授 Seung Woo Lee 說：“大多數(shù)行業(yè)都專注于制造無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)。但它們很難制造，且價格昂貴不環(huán)保。”研究小組的成員，發(fā)現(xiàn)了一種優(yōu)于其他材料的橡膠基有機(jī)聚合物。固體聚合物電解質(zhì)由于其低制造成本、無毒和柔軟的性質(zhì)而繼續(xù)引起人們的極大興趣。然而，傳統(tǒng)的聚合物電解質(zhì)不具備足夠的離子電導(dǎo)率和機(jī)械穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的可靠運(yùn)行。

佐治亞理工學(xué)院的研究人員使用橡膠電解質(zhì)解決了鋰離子傳輸速度慢和機(jī)械性能差的弱點(diǎn)。關(guān)鍵突破是允許材料在堅固的橡膠基質(zhì)內(nèi)形成三維 (3D) 互連的塑料晶相。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)帶來了高離子電導(dǎo)率、優(yōu)異的機(jī)械性能和電化學(xué)穩(wěn)定性。

這種橡膠電解質(zhì)可以在低溫條件下使用簡單的聚合工藝制成，在電極表面產(chǎn)生堅固而光滑的界面。橡膠電解質(zhì)的這些獨(dú)特的特性可防止鋰枝晶生長，并允許更快的離子移動，即使在室溫下也能實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的可靠運(yùn)行。

橡膠因其高機(jī)械性能而被廣泛使用，能夠制造出更便宜、更可靠和更安全的電池。

機(jī)械工程研究員Seung Woo Lee表示，“更高的離子電導(dǎo)率意味著你可以同時移動更多的離子。通過增加這些電池的能量比和能量密度，你可以增加電動汽車的行駛里程。”

研究人員現(xiàn)在正在尋找通過增加循環(huán)時間和通過更好的離子電導(dǎo)率減少充電時間來提高電池性能的方法。到目前為止，他們的努力已經(jīng)使電池的性能/循環(huán)時間提高了兩倍。

這項工作可以提高佐治亞州作為電動汽車創(chuàng)新中心的聲譽(yù)。全球能源和石化公司 SK Innovation 正在資助電解質(zhì)材料的研究，作為其與研究所持續(xù)合作的一部分，以制造比傳統(tǒng)鋰離子電池更安全、能量密度更高的下一代固態(tài)電池。

通過SK Innovation 和佐治亞理工學(xué)院的 Seung Woo Lee 教授合作進(jìn)行的項目，人們對全固態(tài)電池的快速應(yīng)用和商業(yè)化寄予厚望。

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