生產(chǎn)安全，功能強(qiáng)大且價格適中的固態(tài)鋰電池的競賽正在加速，最近有關(guān)使用稱為石榴石的固態(tài)不可燃陶瓷電解質(zhì)的改變游戲規(guī)則的研究的最新公告在某些競賽中稱其為革命性的。

機(jī)械工程學(xué)助理教授凱爾西·哈特澤爾(Kelsey Hatzell)表示：“這是儲能的范式轉(zhuǎn)變。” 一篇論文“孔連通性對用同步加速器X射線斷層掃描觀察的LLZO電解質(zhì)中Li枝晶傳播的影響”描述了她對石榴石電解質(zhì)失效點(diǎn)的新穎研究，該研究已于3月在化學(xué)會的《能源快報》上在線發(fā)表。這是該月閱讀次數(shù)最多的ACS Letters文章之一。

鋰離子電池通常包含會著火的液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)。使用不易燃的基于石榴石的電解液可消除火災(zāi)危險。用諸如石榴石之類的固體有機(jī)物代替液體電解質(zhì)還可以通過延長電池壽命來降低成本。

Hatzell說：“固態(tài)電池是全電動汽車和其他將能量存儲和安全放在首位的應(yīng)用的理想選擇。”

Hatzell的團(tuán)隊測試了Li 7 La 3 Zr 2 O 12 –氧化鑭鑭鋯或LLZO –石榴石型材料，由于其高的鋰離子傳導(dǎo)性以及與Li金屬的相容性，在全固態(tài)電池應(yīng)用中顯示出了廣闊的前景。

Hatzell說：“了解這些電解質(zhì)系統(tǒng)中的失效機(jī)理對于設(shè)計彈性固體電解質(zhì)系統(tǒng)至關(guān)重要。” “ LLZO的主要限制是在低電流密度下容易發(fā)生短路事件。”

Hatzell的研究使用同步加速器X射線斷層掃描技術(shù)追蹤了實(shí)際充放電事件后LLZO的結(jié)構(gòu)變化。這項技術(shù)使研究人員可以查看電池內(nèi)部并以亞微米分辨率查看3D結(jié)構(gòu)特征。

Hatzell說：“大多數(shù)使用固態(tài)掃描儀或掃描電子顯微鏡對固體電解質(zhì)中的鋰進(jìn)行成像的技術(shù)都是破壞性的或異位的。使用同步加速器工具在更現(xiàn)實(shí)的條件下測試材料，使我們能夠探查掩埋的界面。”沉鳳玉，博士后，研究生，肖向輝，Marm Dixit。