據(jù)瞭解,英國牛津大學(xué)(the University of Oxford)法拉第研究所(Faraday Institution)的工作者揭示固體電解質(zhì)和鋰陽極在放電過程中會形成孔隙的原因,有效解決固態(tài)電池短路與故障的問題,這或許有助於汽車行業(yè)發(fā)展。
相較液態(tài)電池,固態(tài)電池有更強的儲荷能力與更高的安全性,不僅能有效增加新能源汽車的續(xù)航里程,還實現(xiàn)汽車的輕量化。然而,固態(tài)電池的發(fā)展必須挑戰(zhàn)下面兩點:1、當(dāng)電池在充電和不充電狀態(tài)之間迴圈時,需要防止枝晶生長;2、固體電解質(zhì)和鋰陽極在放電過程中會形成孔隙,導(dǎo)致電池兩部分之間的接觸面積減少。
目前,牛津大學(xué)研究者採用了三極電池,分別研究了在鋰金屬/陶瓷介面處鋰電鍍和鋰剝離過程對電池迴圈的影響,並選用Li6PS5Cl作為固體電解質(zhì),有較高電導(dǎo)率與較好耐使用性能。
實驗發(fā)現(xiàn),如果要避免在固態(tài)電池內(nèi)形成枝晶,就需要在鋰離子剝離(CCS)過程中,控制在關(guān)鍵電流密度之下(即開始形成孔隙的臨界電流密度)進(jìn)行電池迴圈。當(dāng)電流密度大於CCS時的電流密度,電池迴圈中會累積孔隙,固體電解質(zhì)的接觸面積相應(yīng)減小,導(dǎo)致局部電流密度增大,直至形成枝晶,導(dǎo)致電池短路和故障。
現(xiàn)在,電動汽車鋰離子電池含有易燃有機液體電解質(zhì),在充放電過程中,鋰離子會穿過電解質(zhì),由於此類液體存在安全隱患,所以用固態(tài)電解質(zhì)取代電解液,以降低火災(zāi)風(fēng)險。而若要真正實現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn),全世界人還必須得多加油努力一段時間。