冷冻锂电池可以使它们更安全 可弯曲

哥伦比亚工程公司材料科学与工程助理教授袁洋开发了一种新方法，可以使锂电池更安全，电池寿命更长，可弯曲，提供灵活的智能手机等新的可能性。他的新技术使用冰模板控制锂电池固体电解质的结构，用于便携式电子产品，电动汽车和电网级储能。该研究于4月24日在线发表在NanoLetters上。

液体电解质目前用于商用锂电池，并且，正如每个人现在所知，它是高度易燃的，导致一些笔记本电脑和其他电子设备的安全问题。Yang的团队探索了使用固体电解质替代液体电解质来制造全固态锂电池的想法。他们有兴趣使用冰模板来制造垂直排列的陶瓷固体电解质结构，这种结构提供快速的锂离子通道并且具有高导电性。他们用陶瓷颗粒从底部冷却水溶液，然后让冰生长并推开并浓缩陶瓷颗粒。然后他们应用真空将固体冰转化为气体，留下垂直排列的结构。最后，

“在便携式电子设备以及电动汽车中，灵活的全固态锂电池不仅可以解决安全问题，而且还可以提高运输和存储的电池能量密度。它们在制造可弯曲设备方面显示出巨大潜力，“杨说，他的研究小组专注于电化学能量储存和转换以及热能管理。

早期研究的研究人员在聚合物电解质中使用随机分散的陶瓷颗粒或不垂直排列的纤维状陶瓷电解质。“我们认为，如果我们将陶瓷电解质的垂直排列结构与聚合物电解质结合起来，我们就能够为锂离子提供快速通道，从而提高电导率，”Yang的博士生HaoweiZhai和论文的负责人说。作者。“我们相信这是第一次使用冰模法制造锂电池中不易燃且无毒的柔性固体电解质。这开辟了一种优化下一代可充电电池离子传导的新方法。”

此外，研究人员说，这种技术原则上可以提高电池的能量密度：通过使用固体电解质，锂电池的负极(目前是石墨层)可以用锂金属代替，这可以改善电池的特定性能量提高60%至70%。Yang和Zhai计划接下来的工作是优化复合电解质的质量，并将柔性固体电解质与电池电极组装在一起，构建全锂电池的原型。

“这是一个聪明的主意，”耶鲁大学化学助理教授王海亮说。“合理设计的结构确实有助于提高复合电解质的性能。我认为这是一种很有前景的方法。”