一种新型固态电池，只需不到1个小时就可以再次充满电

德国于利希研究中心的科学家们设计出一种新型固态电池，只需不到1个小时就可以再次充满电。

背景

锂离子电池，已广泛应用于各种智能硬件与移动电子产品，例如智能手机，智能手表、平板电脑、电动自行车、电动汽车等。然而，锂离子电池一般采用的都是可燃性的液体电解质。在高温条件下，这些电解液可能会引起燃烧，甚至发生爆炸，存在安全隐患。

为了解决锂离子电池的安全隐患，除了改善锂离子电池的自身设计（例如加入保护电路）之外，寻找替代品也是科学家们一直在研究的方法。固态电池成为了传统锂电池的一种候选的替代品，它的所有电极和电解质都由固态物质制成，即使被加热到非常高的温度，也不会着火。

但是，传统的锂离子电池采用的是液体电解质，它通常与电极接触得非常好。通过它们粗糙的表面，电极就像海绵一样吸收液体，制造出较大的接触面积。可是，两种固体原则上无法无空隙地结合在一起。电极与电解质之间的接触电阻会相应地增高。因此，在固态电池的开发中，低电流被认为是最大的障碍之一。这也是为什么固态电池充电需要花费相对较长的时间，它一般充满电需要10到12个小时。

创新

德国于利希研究中心能源与气候研究所（IEK-9）的研究小组领头人HermannTempel博士解释道：“通过目前描述的设计理念，由于内部固态接口的问题，充放电电流只能非常小。这就是我们的设计理念起作用的地方，这个想法基于材料的有益组合。”

近日，德国于利希研究中心的科学家们设计出一种新型固态电池，只需不到1个小时就可以再次充满电。

技术

HermannTempel解释道：“为了允许最大可能的电流通过层的边界，我们采用非常相似的材料来制造所有的元件。阳极、阴极与电解质都通过不同的磷酸化合物制成，使得充电率高于3C（质量比容量为50mAh/g）。这比文献中找到的其他冲充电率值要高10倍。”

固态电解质作为稳定的载体材料使用，磷酸盐电极通过网印工艺应用到电解质的两侧。这项研究使用的材料价格合理，且相对易于加工。不同于传统的锂离子电池，新型固态电池几乎不含有毒或有害物质。

Yu开发并测试了这种电池，他的研究也成为了中国留学基金委在德国于利希研究中心能源与气候研究所的资助项目的一部分。Yu表示：“在初始测试中，这种新型电池经过500次的充放电循环依然非常稳定，并保持原始容量的84%。这里仍然有提升的空间。理论上说，容量损耗甚至应该可能低于1%。”

研究所的主任教授Ruediger-A.Eichel也深信这种新型电池设计的优势。Eichel表示：“能量密度已经非常高，约为120mAh/g，即使它仍然略低于如今的锂离子电池。”

价值

除了为电子迁移率而进行的开发，德国亥姆霍兹国家研究中心联合会“电池存储”话题的发言人Eichel相信，固态电池未来也将用于其他领域。

他说：“目前正在开发的固态电池将优先用于下一代电动汽车的能量存储。但是我们也相信，固态电池将在其他需要长寿命与安全操作的应用领域流行，例如医疗技术或者智能家居领域的集成元件。”

关键字

电池、固态电池、能量存储