得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校科克雷爾工程學(xué)院教授，鋰電池的發(fā)明人之一，94歲的JohnGoodenough帶領(lǐng)的工程師團(tuán)隊(duì)研制出了首個(gè)全固態(tài)電池。這種更安全、充電更快、使用壽命更長的充電電池將為智能手機(jī)、電動(dòng)汽車和能源存儲(chǔ)站提供新的選擇。

　　JohnGoodenough，鋰電池的發(fā)明人之一，在他的電池材料實(shí)驗(yàn)室里來源：科克雷爾工程學(xué)院

　　Goodenough，跟科克雷爾學(xué)院高級(jí)研究員MariaHelenaBraga共同實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)突破。他們研制的低成本全固態(tài)電池優(yōu)點(diǎn)在于：不僅沒有燃燒風(fēng)險(xiǎn)，而且使用壽命長，體積能量密度高，充放電速度快。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《能量和環(huán)境》期刊上。

　　“成本、安全性、能量密度、充放電速率和使用壽命是決定電動(dòng)汽車能否被公眾接納的重要因素。我們相信這項(xiàng)成果解決了今天電池面臨的很多問題。”Goodenough說。

　　研究人員的演示表明這種新電池的能量密度是當(dāng)今鋰電池的三倍。對(duì)電動(dòng)汽車而言，電池的能量密度決定了它的行駛里程，電池的能量密度越高，每次充電后汽車就能跑得越遠(yuǎn)。這種新電池的配方還增加電池的充放電次數(shù)，進(jìn)而延長了電池的使用壽命。另外，新電池的充電速度更快（幾分鐘之內(nèi)，不再是以往的幾個(gè)小時(shí)）。

　　當(dāng)今的鋰電池用的是液體電解質(zhì)將鋰離子從陽極（電池的負(fù)極）傳遞到陰極（電池的正極）。如果電池充電過快，電池中會(huì)形成枝晶，也叫“金屬晶須”，并穿透液體電解質(zhì)形成短路，可能導(dǎo)致爆炸或火災(zāi)。摒棄液體電解質(zhì)后，研究人員使用了一種玻璃電解質(zhì)，后者允許研究人員用堿金屬做電極，并且不會(huì)有枝晶的形成。

　　在傳統(tǒng)電池中，堿金屬（鋰、鈉、鉀）是不能用作電極的。但在全固態(tài)電池里，堿金屬電極增加了陰極的能量密度，還延長了電池的使用壽命。研究人員在實(shí)驗(yàn)室中觀察到這種電池在保持低槽電阻的情況下能充放電1200余次。

　　另外，因?yàn)楣虘B(tài)電池的電解質(zhì)在零下20攝氏度下還能保持較高的電導(dǎo)率，使用這種電池的汽車在零度以下的環(huán)境中仍然可以正常運(yùn)行。這種全固態(tài)電池在零下60攝氏度下也能工作。

　　科克雷爾學(xué)院高級(jí)研究員Braga在葡萄牙波爾圖大學(xué)時(shí)開始研制固態(tài)電解質(zhì)電池。兩年前，她開始跟Goodenough教授、奧斯汀德州大學(xué)研究員AndrewJ.Murchison合作進(jìn)行這一課題。Braga還透露，正是Goodenough教授對(duì)固態(tài)玻璃電解質(zhì)的組成和性質(zhì)的理解讓它得以應(yīng)用到電池中，這項(xiàng)技術(shù)已被奧斯汀德州大學(xué)技術(shù)商業(yè)化辦公室申請(qǐng)了專利保護(hù)。

　　這種玻璃電解質(zhì)允許研究人員將堿金屬電鍍到陽極和陰極上，不用擔(dān)心枝晶的形成，同時(shí)也簡(jiǎn)化了電池制造過程。

　　這種電池另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，制造材料不會(huì)影響環(huán)境。“玻璃電解質(zhì)可以用鈉替代鋰，而鈉廣泛分布在海水中，很容易獲得。”Braga說。

　　Goodenough教授和Graga還在繼續(xù)進(jìn)行電池研究，并申請(qǐng)相關(guān)專利。下一步，他們希望與電池制造商合作，開發(fā)和測(cè)試為電動(dòng)汽車和能源存儲(chǔ)裝置提供的新型電池。