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日本東北大學(xué)材料科學(xué)高等研究所一項針對石榴石型固態(tài)電解質(zhì)（Garnet-type Solid Electrolytes）的最新研究表明，固態(tài)鋰金屬電池的能量密度優(yōu)勢可能被高估。分析指出，采用鋯酸鑭鋰（LLZO）的全固態(tài)鋰金屬電池（ASSLMB）重量能量密度僅為272瓦時每千克（Wh/kg），僅略高于當(dāng)前鋰離子電池250至270 Wh/kg的水平。鋯酸鑭鋰是最常見的石榴石型固態(tài)電解質(zhì)。 固態(tài)鋰金屬電池一直被視為下一代儲能技術(shù)，但實驗數(shù)據(jù)顯示，即使使用超薄LLZO隔膜和高性能正極，其能量密度提升十分有限。LLZO的高密度特性反而增加了電池整體重量，削弱了理論上的優(yōu)勢。此外，該材料的脆性和制造工藝難度，以及界面鋰枝晶等問題，都成為商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。 為突破這些限制，研究團隊正在探索混合解決方案。其中，LLZO與聚合物結(jié)合的復(fù)合電解質(zhì)既能保持高離子傳導(dǎo)性，又改善了材料柔性。另一種方案是在LLZO中添加少量液態(tài)電解質(zhì)，形成準(zhǔn)固態(tài)體系，這有助于提升離子傳輸效率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這些混合設(shè)計在實驗中已展現(xiàn)出更好的長期使用性能。 專家指出，未來研發(fā)方向不應(yīng)局限于全固態(tài)電池，而應(yīng)著重優(yōu)化材料組合，在保證性能的同時解決成本和制造難題。通過整合不同電解質(zhì)的優(yōu)勢，有望開發(fā)出真正具備商業(yè)化價值的下一代電池技術(shù)。 《賽特科技日報》網(wǎng)站（https://scitechdaily.com） |
