2月4日2020年
工程师们麻省理工学院其他地方也进行了一项新的研究，有可能开发出更耐用、每磅功率更大的电池。
MIT和其他地方的工程师的新研究可能导致电池可以包装每个英镑的电力并持续更长时间。图像信用：麻省理工学院新闻。
这项研究建立在长期追求的目标上，即利用纯锂金属作为阳极——电池中使用的两个电极之一。
新型电极概念是由李丽的实验室，材料科学与工程教授和核科学与工程的Battelle能源联盟教授。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
该电极最近被报道在自然Jocies，在一篇文章中，由MIT yuming Chen和Ziqiang Wang撰写的，以及来自麻省理工学院，佛罗里达州佛罗里达州和佛罗里达州和香港的其他11人。
这种设计是创造安全的全固态电池的想法的一部分，它消除了聚合物凝胶或液体，这些通常被用作电池两个电极之间的电解质材料。
电解质使锂离子在电池充放电循环中来回移动。与液体电解质相比，全固体电解质可能更安全，因为液体电解质表现出极端的挥发性，已经知道会导致锂电池爆炸。
有很多关于使用锂金属电极和固体电解质的固态电池的研究。
李菊，麻省理工学院材料科学与工程系教授欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
但是，据李称，这些努力遇到了许多问题。
最重要的问题之一是，每当电池被充电时，原子往往会在锂金属内积聚并导致它扩张。当使用电池时，锂金属再次在放电过程中尺寸减小。
这种金属尺寸的频繁变化，在某种程度上类似于吸气和呼气的过程，使固体难以保持连续接触，很可能导致固体电解质分离或分解。
另一个问题是，当它们保持与极其反应性锂金属接触时，尚未建议的固体电解质实际上是化学稳定的，并且这些可能最终可能破裂。
为解决这些问题所做的大部分努力都致力于开发固体电解质材料，这种材料能够完全稳定地对抗过于复杂的金属锂。欧洲杯足球竞彩
相反，李和他的研究团队实施了一种独特的设计，使用了另外两组固体，“混合离子-电子导体”(MIEC)和“电子和锂离子绝缘体”(ELI)，当它们与金属锂接触时，它们具有完全的化学稳定性。
科学家们以蜂窝形状管阵列的蜂窝状阵列的形状创造了一个三维（3D）纳米建筑。该纳米建筑部分地注入固体锂金属，以开发成单个电池电极，但在每个管内留有更多空间。
当锂在充电过程中膨胀时，它流入管内部存在的空位空间，并且类似于液体，尽管它保持其实心的晶体结构。
完全限制在蜂窝结构内，这种流动缓解了充电引起的膨胀压力，但不改变电极的外部尺寸，或电解质和电极之间的边界。eli——另一种材料——作为固体电解质层和MIEC壁之间的重要机械粘合剂。
“我们设计了这个结构，给我们三维电极，就像蜂巢”李补充道。每个结构管中存在的空白空间使锂能够蠕变落后"在管子里，"这样，它就不会产生压力来破坏固体电解质李进一步补充道。
在这些管道中，收缩和膨胀的锂会不断地进进出出，就像汽车引擎的活塞在汽缸中运动一样。由于这些结构是在纳米尺度上开发的(管的高度为几十微米，直径约为100到300纳米)，结果就像“一个有一百亿个活塞的引擎，用锂金属作为工作流体”李补充道。
由于这些蜂窝状结构的壁是由化学稳定的MIEC组成的，锂总是与材料建立电接触，Li补充说。
因此，整个固体电池在循环使用的过程中，化学和机械性能都可以保持稳定。研究人员已经在实验层面证明了这一理论，让测试设备在不分解固体的情况下进行100次充放电循环。
据李称，虽然大多数其他团队正在采用所谓的固体电池，但大多数系统使用某些液体电解质与固体电解质材料结合使用。“但在我们的情况下，“李补充了，”它是真正的固体。里面没有任何液体或凝胶”。
这种新系统可能有助于开发安全的阳极，其重量仅为传统锂离子电池的四分之一，而存储容量的比例相同。如果结合其他与轻量阴极有关的概念——正好是另一个电极——这项研究可能会大大降低锂离子电池的总重量。
研究人员希望这项工作可以帮助开发出一种三天充电一次而不会使手机变得更笨重的手机。
另一个研究团队阐明了一个较轻的阴极的一个新颖的理论，由另一个研究团队阐明，李先生，在上个月发表的一篇文章中自然能源由麻省理工学院(MIT)博士后研究员朱智(Zhi Zhu)和研究生于岱伟(Daiwei Yu)合著。
这种材料将减少钴和镍在现有阴极中的使用，这些钴和镍既危险又昂贵。新的阴极并不仅仅依赖于电池循环中过渡金属的容量贡献，而是更多地依赖于氧的氧化还原能力。
氧相对较轻，且存在量大。然而，在这个过程中，氧离子的流动性更大，这可能导致它们从阴极粒子逃逸。欧洲杯猜球平台
科学家们利用熔融盐进行高温表面处理，在富含锂和锰的金属氧化物颗粒上形成一层保护层，从而大大减少了氧的损失。欧洲杯猜球平台
虽然表面层非常薄，在400纳米宽的粒子上只有5到20纳米厚，但它为基础材料提供了极佳的保护。
“这就像免疫一样“李增，抵抗室温下使用的电池中的氧气损失的不利影响。目前版本的增强率最低50％的增强能量可以保存为指定的重量，具有相对更好的循环稳定性。
迄今为止，研究人员只开发了小型实验室规模的设备，但他们“预计这一规模将很快扩大”李补充道。
与在其他类型的系统中使用的欧洲杯足球竞彩钴或镍相比，所需的材料大多是锰的。因此，这些阴极可能仅花费5分为传统的阴极。
该研究小组由来自香港理工大学、麻省理工学院、德克萨斯大学奥斯汀分校、中佛罗里达大学和纽约厄普顿的布鲁克海文国家实验室的科学家组成。
该研究由国家科学基金会资助。欧洲杯线上买球
来源:http://www.mit.edu/