眼下，市場(chǎng)上可重復(fù)充電的鋰電池用的液體電解質(zhì)高易燃性，極易造成安全問(wèn)題，去年 Note 7 事故元兇就是它。因此，哥倫比亞大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院決定嘗試使用固體電解質(zhì)來(lái)代替易燃的液體電解質(zhì)。

 

　　由于傳統(tǒng)液體電解質(zhì)極易燃燒，他們使用冰模板讓陶瓷固體電解質(zhì)呈現(xiàn)出垂直對(duì)齊的柱狀架構(gòu)，使用陶瓷固體電解質(zhì)的電池明顯更安全且導(dǎo)電性更強(qiáng)。這種電池的制作方法也是很稀奇的，制作時(shí)，先在底部加入陶瓷顆粒并冷卻水性溶液，隨后讓冰層生長(zhǎng)，擠出一部分已結(jié)冰的水性溶液，讓陶瓷顆粒在電池中成為主流。最后，營(yíng)造一個(gè)真空環(huán)境讓冰升華為汽態(tài)，這樣就完成了搭建垂直對(duì)齊架構(gòu)。搞定垂直對(duì)齊架構(gòu)后，需要與聚合物相結(jié)合，后者是一種由許多重復(fù)子單元組成的大分子，這樣就能為電解質(zhì)提供機(jī)械支撐并更富有柔韌性。

 

　　哥大材料科學(xué)和工程學(xué)助理教授Yuan Yang提到過(guò)，柔性固態(tài)鋰電無(wú)論是在移動(dòng)設(shè)備上還是電動(dòng)車上，都能一勞永逸的解決安全問(wèn)題，同時(shí)還能增加能量密度。　在之前的實(shí)驗(yàn)中，研究員用了一種該解決方案的變種。他們?cè)诰酆衔镫娊赓|(zhì)中用了隨機(jī)分散陶瓷粒子，此外還嘗試類纖維的陶瓷電解質(zhì)，不過(guò)這些方案都無(wú)法實(shí)現(xiàn)垂直對(duì)齊。

 

　　在之前的實(shí)驗(yàn)中，研究員用了一種該解決方案的變種。他們?cè)诰酆衔镫娊赓|(zhì)中用了隨機(jī)分散陶瓷粒子，此外還嘗試類纖維的陶瓷電解質(zhì)，不過(guò)這些方案都無(wú)法實(shí)現(xiàn)垂直對(duì)齊。研究報(bào)告的主筆Haowei Zhai 說(shuō)：“當(dāng)時(shí)我們認(rèn)為只要結(jié)合陶瓷電解質(zhì)垂直對(duì)齊架構(gòu)與聚合物電解質(zhì)，就能讓鋰離子開(kāi)上快車道并增強(qiáng)電池的導(dǎo)電性。”他還提到，他們相信這是業(yè)內(nèi)首次使用冰模板制造柔性固體電解質(zhì)，新的電解質(zhì)不但安全可靠，而且無(wú)毒無(wú)害。新的方案最佳化了鋰離子的導(dǎo)電效能，為下一代充電電池的開(kāi)發(fā)開(kāi)啟了一扇窗。換用固體電解后，原本鋰電池負(fù)極使用的石墨層就能換成鋰金屬了，此舉能提升 60~70% 電池能量。

 

　　目前，該團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備最佳化電解質(zhì)結(jié)合的品質(zhì)并試裝出這種新型電池，使今后的鋰電池安全續(xù)航能力越來(lái)越強(qiáng)。