固体电池被认为是未来的重要发展

科学家开发出一种新的固态电池。它的特点：它有一个由纯锂制成的阳极。碱金属被认为是理想的电极材料，因为它实现了最高的能量密度。但由于金属具有很强的反应性，因此尚未用作阳极。然而，研究人员通过使用另外两层新型聚合物来欺骗这种性质。这些层保护电池的陶瓷电解质，从而防止金属以破坏性方式沉积。在实验室测试中，数百次充电循环是可能的，而细胞不会显着损失容量。

预计将来有重大意义

固体电池被认为是未来的重要发展。它们的特殊优点是固态电池不含任何可能泄漏或着火的液体。因此，与目前的液体电解质锂离子电池相比，它们更安全，更可靠，更耐用。同时，固态电池有可能在相同的空间内存储更多的能量而且重量更轻。因此，预计该技术可以帮助各个领域实现突破。可能的应用场景包括电动交通，但也可以考虑医疗和空间技术中的小众应用。

研究人员的目标是扩大人们对固态电池的概念，使得锂阳极可以稳定运行，已经实现了这一目标。在实现最高可能的能量密度时，锂作为阳极被认为是首选材料。因为最轻的金属也是所有化学元素中最具电负性的。

新型固态电池的两个电极的能量密度均为460Wh/kg。与目前的锂离子电池相比，这是一个非常好的价值。此外，该设计还有其他优点。与使用液体电解质的传统锂离子电池相比，固态电池对温度的敏感性要低得多。这意味着它们不需要任何温度管理装置，例如先前在电动车中使用的装置，这应该可以节省额外的重量。

聚合物薄膜作为保护层

具有混合电解质的固态电池的结构?S

通过在阳极和电解质之间安装聚合物膜，可以使用由纯锂制成的阳极。充电时，纯锂往往会形成不受控制的过量。这些所谓的枝晶可以使电池短路或机械破坏它。因此，在今天的锂离子电池的阳极中，锂原子储存在储存介质中，通常是石墨。这使电极和整个电池的重量增加了许多倍。

聚合物起到保护层的作用，首先可以使用锂阳极。它可以防止陶瓷电解质与阳极上的金属锂直接接触。这可以防止陶瓷电解质中的枝晶形成和化学变化等有害过程损害电池的功能。实验室的初步测试已经成功。可以检测到超过500次充电和放电循环，同时几乎没有任何性能损失。

“关于电池的特殊之处在于它尽管具有中等导电性的聚合物但仍能发挥作用;在某些方面甚至比没有更好，他开发了属于聚磷腈类的特殊聚合物。

聚合物层在生产过程中作为液体施加。它深深地渗透到多孔陶瓷电解质中。这改善了固体电解质和固体电极之间的接触-这是固态电池的常见问题。该过程不需要稳定且沉重的外壳来机械压缩各种部件并确保良好的连接。这也节省了重量并有助于增加能量密度。

双能量密度但充电时间更长

然而，作为各个组件之间的附加屏障，聚合物层也对电池的性能，特别是对电流的性能具有负面影响。去年，科学家们展示了一种运行良好，快速充电的固态电池，可在半小时内充电和放电。使用锂阳极和混合电解质，他们现在已经成功地将理论能量密度加倍。但是，充电时间现已延长至两小时。对于固态电池来说，这仍然是一个很好的价值。

电池仍处于早期开发阶段，只能在有限的范围内进行实践。例如，电池在操作期间当前必须保持在50摄氏度的最低温度，以使混合电解质保持可透过电荷载体。“对于低价应用，制造过程仍然过于昂贵。然而，功能单元显示混合电解质可以避免固态电池接口处的典型问题。具有高能量密度的固有安全电池可能已经成为利益应用的关注，其中成本不起主要作用。