《【Science】固态电池的新型金属设计可以在更低的压力下运行》

  • 来源专题:新能源汽车
  • 编译者: 王晓丽
  • 发布时间:2025-06-10
  • 【研究机构】

    乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)

    【研究内容】


    • 问题背景?:锂离子电池因能量密度限制和易燃性存在安全隐患。固态电池虽更安全且能量密度高,但需高压维持性能,导致体积笨重。
    • 创新设计?:提出锂-钠复合金属电极:通过结合锂(高活性)与钠(超软特性),降低电池工作压力需求。钠的柔软性(可手指按压变形)显著改善锂与固态电解质的界面接触。
    • 理论突破?:引入生物学“形态发生”(morphogenesis)概念,解释锂-钠复合体在低压下的自适应形变行为。首次在材料科学中验证该理论的实际应用。
    • 效果?:电池重量和体积减少,更适合移动设备及电动汽车。专利已申请,潜在应用包括延长手机续航、电动车单次充电行驶500英里。
    原文链接: Sun Geun Yoon et al, Interface morphogenesis with a deformable secondary phase in solid-state lithium batteries, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt5229


  • 原文来源:https://techxplore.com/news/2025-06-metal-solid-state-batteries-enables.html
相关报告
  • 《固态电池的新金属设计能够在较低压力下运行》

    • 来源专题:关键矿产与绿色冶金
    • 编译者:欧冬智
    • 发布时间:2025-06-10
    • 乔治亚理工学院的Matthew McDowell研究团队在固态电池领域取得了重要突破。该团队发现了一种结合锂和更柔软的钠金属的新金属,这种组合在较低压力下也能提高电池性能并表现出新特性。这项研究成果已发表在《Science》期刊上。 固态电池比传统的锂离子电池更安全,且能量密度更高,但通常需要高压才能运行,限制了其应用。此次研究解决了这一问题,通过使用更柔软的钠金属,减少了对高压力的依赖。这一发现有望使固态电池更广泛地应用于电动汽车、笔记本电脑等领域。 锂离子电池由于其紧凑、可靠和寿命长的特点一直是行业标准,但其液态电解质容易燃烧。固态电池使用固态电解质,安全性更高,但在充放电过程中,锂金属的形状变化可能导致与电解质接触不良,从而影响性能。McDowell团队的研究提供了一种解决方案,即在低压条件下保持良好接触,使固态电池更具可行性。
  • 《新型固态锂金属有机电池研发取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2022-07-21
    • 由于具有较好的安全性和高理论容量,以固态电解质来代替液态电解液的固态锂金属电池研发备受关注,因而固态电解质的开发也显得尤为重要。记者17日从云南大学材料与能源学院获悉,该院郭洪教授团队近期在新型固态锂金属有机电池研发上取得了最新进展,国际期刊《碳能源》发表了相关研究成果。   以往的研究、生产主要集中在硫化物、卤化物、氧化物等无机类电解质,然而这些固态电解质存在刚性及对空气敏感等缺点,影响电池的界面稳定性和循环与倍率性能。   近年来,有机聚合物电解质具有柔性易成膜等优势而逐渐引起重视,而共价有机框架材料是一类比较具有应用前景的单离子固态电解质的载体,但需要研究者深入研究活性位点数量和骨架结构对锂离子电导率、迁移数及电池性能的影响规律。   基于目前的研究现状以及面临的问题,并结合此前的研究基础,郭洪教授团队设计并制备出三种羧酸锂调控的共价有机框架单锂离子导体材料。他们从不同骨架结构和活性位点数量对锂离子电导率、迁移数的影响,结合理论计算的方式,深入研究了三种材料的静电势分布,并采用密度泛函理论计算分析锂离子迁移路径和能垒的差异。   随后,研究团队组装了以锂金属为负极,有机小分子环己六酮为正极,所构筑的单离子导体为固态电解质的准固态电池。经过性能测试和理论计算结果表明,单离子导体可以有效抑制锂枝晶生长,准固态电池可以解决有机小分子正极材料在电解液中的溶解,这种策略为构筑高效准固态锂金属有机电池提供了重要的理论基础和技术支持。