用硅酸盐取代锂 丹麦技术大学利用岩石来制造超级电池

盖世汽车讯 目前，电动汽车中广泛使用锂离子电池。然而，这种电池在容量、安全性和可用性方面都存在局限性。因为锂是一种昂贵的、对环境有害的材料，可能阻碍向绿色汽车运输过渡。

（图片来源：丹麦技术大学）

据外媒报道，丹麦技术大学（DTU）的研究人员发明了一种可能在未来超级电池中取代锂的材料，可用于制造基于钾硅酸盐和钠硅酸盐的固态电池。这些岩石硅酸盐是地壳中最常见的矿物之一，存在于人们在海滩上或花园里捡到的石头中。

这种新材料的一大优点是它对空气和湿度不敏感，可以在电池内部模制成像纸一样薄的层。

（图片来源：丹麦技术大学）

专利超离子材料

这种乳白色、薄如纸的材料以硅酸钾为基础，潜力巨大。它是一种环保的低成本材料，可以从覆盖地球表面90%以上的硅酸盐中提取。此外，这种材料可以在40度左右的温度传导离子，而且对水分不敏感。

这将使规模化和未来的电池生产更加轻松、安全且成本更低，因为可以在开放的空气中和接近室温的温度下进行生产。该材料还无需添加昂贵且对环境有害的金属，例如钴。目前，锂离子电池使用钴来提高容量和使用寿命。研究人员Mohamad Khoshkalam表示：“人们早就知道硅酸钾作为固态电解质的潜力，但由于钾离子的重量和尺寸问题，这种潜力一直被忽视。钾离子很大，因此移动速度较慢。”

电解质的导电性取决于离子在电解质中的移动速度。岩石硅酸盐中的离子通常比锂基液体电解质或固态电解质中的离子移动得慢，因为它们更大更重。在这项研究中，研究人员找到了一种硅酸钾超离子材料的配方，以及使离子移动速度比在锂基电解质中更快的工艺。Mohamad Khoshkalam表示：“对电池组件的首次测试表明，该材料作为固态电解质具有非常好的导电性。相关配方和方法现已获得专利。”

（图片来源：丹麦技术大学）

固态岩石电池是高风险技术

与锂固态电池不同，基于钾和钠硅酸盐的固态电池的TRL（技术就绪水平）较低。这意味着从实验室发现到将技术推向社会并产生影响还有很长的路要走。研究人员预计，至少需要10年的时间才能将其用于市场上的新型电动汽车。

这还是一项高风险技术，商业成功的可能性很小，同时存在很多技术挑战。尽管如此，Mohamad Khoshkalam仍然很乐观：“我们已经证明，我们可以找到一种低成本、高效、环保、可扩展的固态电解质材料，其性能甚至比固态锂基电解质更好。”

在丹麦技术大学实验室发现该技术一年后，Mohamad Khoshkalam获得了该配方的专利，并正在建立初创公司K-Ion，将为电池公司开发固态电解质组件。该团队下一步将开发一款演示电池，向相关公司和潜在投资者展示这种材料的有效性。预计将在1-2年内完成原型。