蓋世汽車訊 與傳統(tǒng)電池相比，固態(tài)電池具有更高的能量潛力且更安全，是推動電動汽車發(fā)展的關鍵。據(jù)外媒報道，賓夕法尼亞州立大學（Penn State University）的研究人員提出了一種改進的固態(tài)電池生產(chǎn)方法，通過冷燒結實現(xiàn)多材料集成，從而獲得更好的電池。

（圖片來源：賓夕法尼亞州立大學）

該團隊在相對較低的溫度下對陶瓷固態(tài)電解質進行冷燒結。對碳和活性材料來說，傳統(tǒng)燒結過程中的溫度過高，會導致材料降解。研究人員將陶瓷固態(tài)電解質的燒結溫度，從通常的1200℃降至400℃以下，從而使固態(tài)電解質可與電池中的其他構成整合在一起，比如活性材料和電極，并將界面冷燒結在一起。

該項研究的主要作者、材料科學博士生Zane Grady表示，解決這一問題是目前科學界最熱門的話題之一?！斑@表明利用陶瓷制造固態(tài)電池是可能的。在采用低溫燒結方法之前，人們認為在低溫環(huán)境下必須使陶瓷在密度或電導率上做出妥協(xié)。這打開了固態(tài)電池材料之間可以協(xié)同加工的整個窗口，這是其他任何陶瓷加工方法都做不到的?！?/p>

固態(tài)電池電解質由陶瓷、聚合物、聚合物基復合材料或柔軟的非晶態(tài)材料制成。作為離子導體和固態(tài)電解質，陶瓷被認為是最好的材料之一。在之前的一項研究中，該團隊演示了如何在低于150℃的低溫燒結條件下，制造多層固態(tài)鋰離子電池。研究人員借助導電鹽來獲得適當?shù)碾娀瘜W性能，然而，這會削弱部分導電和安全性能。該團隊證明，由磷酸鋯硅酸鈉組成的固態(tài)電解質（簡稱NASICON固態(tài)電解質），可以在略高的溫度（375℃）下進行冷燒結，方法是采用活性更強的固體氫氧化鈉瞬態(tài)溶劑，代替液體瞬態(tài)溶劑。在這種情況下，不使用任何額外的導電鹽，就制備出一種導電陶瓷固態(tài)電解質。

對于目前的這項研究，該團隊展示了一種制造固態(tài)電池混合導電電極的新途徑。該團隊采用一種NASICON（鈉超離子導體）正極陶瓷粉末，通過瞬態(tài)溶劑使其致密化成為陶瓷復合顆粒，并用卡弗壓片機（carver press）對粉末施加必要的壓力，在375℃下加熱3小時。  

該團隊下一步將微調這種固態(tài)電池冷燒結工藝。Grady表示：“研究人員認為有可能真正探討冷燒結電解質的成分，并研究陶瓷混合導電和組成之間的關系。這樣就可以充分優(yōu)化活性材料，同時獲得在適當溫度下運行電池所需的導電性。另一方面，研究人員也在探索分層結構。這樣就可以混合所有東西，包括正極中的固體電解質?！?/p>

研究人員還將探討一些額外問題，比如如何將正極和電解質疊放在一起，而不會在界面上造成離子瓶頸；以及可以制造出多薄的電解質。

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