普林斯顿大学取得新见解 使无阳极固态电池更接近实际应用

盖世汽车讯 从笔记本电脑到电动汽车，锂离子电池为日常生活提供动力。然而，随着对更耐用设备的需求威胁到超过锂离子电池提供的能量，研究人员正在寻找更强大的电池。

据外媒报道，由普林斯顿大学（Princeton University）机械和航空航天工程副教授、Andlinger能源与环境中心的Kelsey Hatzell领导的团队发现了一些新见解，可以帮助为一种名为无阳极固态电池的新型电池供电，突破锂离子电池的限制。

图片来源：普林斯顿大学

通过了解这些先进的固态电池在不同条件下如何运行和失效，Hatzell的研究为提高其性能和可制造性提供了参考，帮助它们从实验室走向现实世界，支持清洁能源转型。

“如果我们能够成功推出这些新兴电池，我们就可以获得传统电池无法实现的能量密度，”Hatzell表示。“这意味着笔记本电脑和手机充电后可以使用更长时间。新电池可以使电动汽车充电后行驶超过500英里，甚至可以实现今天看似不可能实现的壮举，比如电气化航空。”

这些论文源于Hatzell担任固体离子导体机械化学理解（Mechano-Chemical Understanding of Solid Ion Conductors，MUSIC）制造负责人的经历，这是一个能源研究前沿中心（Energy Research Frontier Center），其成员正在解锁推进电化学储能系统发展的基本见解。

“固态电池可以彻底改变储能技术，但一个重大挑战是开发一种大规模生产固态电池的工艺，”储能专家、MUSIC主任兼加州大学圣巴巴拉分校（University of California-Santa Barbara）材料与机械工程教授Jeff Sakamoto表示。“Hatzell的工作在改进固态制造工艺方面发挥着重要作用，她在MUSIC的工作是综合研究方法如何帮助克服复杂、多学科挑战的一个例子。”

电池：揭开外壳一探究竟

传统上，电池有两个电极——一个正极（通常称为阴极），一个负极（阳极）。每个电极都与一个薄金属箔配对，称为集电器，用于将电池连接到外部电路，两个电极通过电解质相互隔开。

两个电极之间的离子运动为电池提供动力。当电池充电时，离子从正极流过电解质，流向负极。当电池放电时，离子流会改变方向。

与常见的锂离子电池相比，Hatzel及其团队研究的电池在两个基本层面上有所不同。

首先，锂离子电池中的电解质是液体，而固态电池中的电解质——顾名思义——是固体。区别很大。固态电池可以在比锂离子电池更小的空间内存储更多能量，为电动汽车更长的行驶里程打开了大门。它们还可以在更广泛的温度范围内高性能运行，并且比锂离子电池具有更高的耐用性。

其次，Hatzell研究的电池是“无阳极”的，这意味着阳极已被移除。相反，离子从正极直接流向电池另一端的集电器。然后，离子镀在集电器本身上，在电池充电时形成一层薄薄的金属层。