蓋世汽車訊 在尋找完美電池的過程中，科學家們有兩個主要目標，即創造一種可以儲存大量能量的設備，并可安全使用。許多電池含有液體電解質，而該電解質易燃。而固態鋰離子電池由完全固體組件組成，具有更高的安全性和能量密度，因此科學家們對該電池非常感興趣。其中能量密度指的是在給定體積內電池可以存儲的能量。

據外媒報道，加拿大滑鐵盧大學（University of Waterloo）的研究人員，同樣也是美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室的儲能研究聯合中心（JCESR）的成員，發現一種兼具多個重要優勢的新型固體電解質。

（圖片來源：加拿大滑鐵盧大學）

該電解質由鋰、鈧、銦和氯組成，可以很好地傳導鋰離子，但傳導電子很差。這種組合對于創建全固態電池至關重要，該電池在高壓（高于4伏）下可循環100次，在中間電壓下循環數千次，其容量也不會顯著降低。該電解質的氯化物性質是其在4伏以上工作條件下實現穩定的關鍵，這意味著該電解質適用于當今鋰離子電池的典型陰極材料。

滑鐵盧大學化學系博士、JCESR長期成員Linda Nazar教授表示：“固態電解質的主要優勢是不會著火，并且可以有效地放置在電池中。很高興，我們可以展示其穩定的高壓操作。”

固態電解質的當前迭代主要集中在硫化物上，而硫化物在2.5伏以上電壓會氧化和降解。因此工作電壓高于4伏時，陰極材料周圍會加入絕緣涂層，會削弱電子和鋰離子從電解質移動到陰極的能力。

Nazar表示：“硫化物電解質的難點在于，如何使陰極材料具有電子導電性的同時，將電解質和陰極電子隔離，并保障其不會氧化。”

雖然Nazar團隊并不是首批設計氯化物電解質的團隊，但基于之前的研究，事實證明將一半的銦換成鈧，可使電池具有更低的電子和更高的離子電導率。Nazar表示：“氯化物電解質越來越受歡迎，它不僅在只高電壓下會氧化，且與最好陰極在化學上相容。”

離子電導率的一個化學關鍵在于材料縱橫交錯的3D結構，即尖晶石。研究人員必須平衡兩個互斥的特性，即盡可能多地為尖晶石加載帶電荷的離子，但也要讓離子通過的位置保持開放。Nazar說：“這就好像舉辦舞會時，你既希望有人來，但希望舞會不會太擁擠。”

據Nazar表示，理想的情況是尖晶石結構中的一半位點被鋰占據，而另一半保持開放，但很難設計這種情況。

除了鋰具有良好的離子導電性外，Nazar及其同事還需要確保電子不能輕易地穿過電解質，以在高壓下觸發其分解。

Nazar稱目前尚不清楚為什么新電解質的電子電導率低于許多先前報道的氯化物電解質，但該電解質有助于在陰極材料和固體電解質間建立干凈的界面，因此可以保證即使陰極中的活性物質有很多也可以保持穩定性能。

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