美国开发出提高固态电池性能的新工艺

08 06月 2023

2023-06-08 08:57

美国橡树岭国家实验室日前宣布，他们开发出一种加工工艺，可改善固态电池电解质的微观结构，大幅提升其性能，有助于研制出实用化的固态电池。

与使用电解液的传统锂离子电池相比，固态电池的能量密度高、耐热性好，是新能源车的重点研发方向。固态电解质的加工工艺决定了孔隙数量、晶粒尺寸等微观结构特征，进而影响电池的性能和寿命。

美国橡树岭国家实验室的研究人员以反钙钛矿结构的锂化合物为原料，将模具加热至250摄氏度至300摄氏度，把原料粉末放入模具进行压制，压力水平与当前常用的单轴压制工艺相当。粉末放入模具后导致温度迅速下降，待温度稳定到150摄氏度左右时，关闭温控装置使材料自然冷却至室温。

对比实验显示，在室温下开展的单轴压制工艺会在产品中产生约12%的孔隙，而新工艺几乎不产生孔隙。由于孔隙会妨碍离子流动，新工艺产品的电导率在室温下比单轴压制产品高出约1000倍，在较高温度下高出约10倍。此外，电解质的临界电流密度提升了约50%，意味着它能耐受更强的工作电流而不发生故障。

研究论文已发表在《美国化学学会·能源通讯》杂志上。