盡管用固態(tài)電解質(zhì)替代鋰電池中液體電解質(zhì)的想法已經(jīng)被許多人所接受，但在這項技術(shù)投入實際使用之前，仍有許多難點需要克服。 好消息是，布朗大學的一支研究團隊，已經(jīng)通過摻入陶瓷和石墨烯精細混合物的方法，生產(chǎn)出了迄今為止最堅韌的固體電解質(zhì)。
LATP / rGO 納米復合材料的電化學性能（來自：Science Direct）
作為在電池充放電過程中，于陽極和陰極之間來回攜帶鋰離子的溶液，液態(tài)電解質(zhì)在當今的鋰離子電池中扮演著重要的角色。
然而這些高揮發(fā)性的液體，也有在電池短路時引發(fā)火災的危險，因此在安全性上仍有較大的改進余地。此外替代電解質(zhì)還有助于提升電池的能量密度、甚至升級電池的其它組件。
近期一項研究指出，通常陽極由銅和石墨制成，但科學家相信固體電解質(zhì)可搭配純鋰陽極一起工作，從而打破“能量密度瓶頸”。遺憾的是這項工作并不簡單，目前問題主要體現(xiàn)在電池的其它部分可能破裂和被腐蝕。雖然陶瓷足夠耐用，但它的物理性質(zhì)又太脆。
rGo 有助防止電池中陶瓷材料的裂紋擴散（圖自： Brown University ）
有鑒于此，布朗大學研究團隊考慮向其中添加少量石墨烯。但作為一種既堅固又輕巧的奇妙材料，它還具有很高的電導率，因此必須謹慎利用這些屬性。
研究作者 Nitin Padture 稱：我們希望電解質(zhì)來傳遞離子、而不是導電。石墨烯是一種良好的導電體，因此人們可能覺得我們是在導體中放入了導體。 但若我們能夠?qū)舛缺３衷谧銐虻偷乃�，就可以阻止石墨烯導電，同時仍然享受到其結(jié)構(gòu)性質(zhì)上的益處。
據(jù)悉，研究團隊將一定量的氧化石墨烯（rGo）細小薄片與陶瓷粉末混合，然后加熱混合物，以形成陶瓷-石墨烯復合材料。
演示配圖：性能改進
通過測試，團隊證明了僅陶瓷韌性就可提升兩倍，且石墨烯不會干擾這種電解質(zhì)材料的其它電性能。
Athanasiou 表示：當材料中出現(xiàn)裂紋時，石墨烯薄片可在實際上將斷裂的表面維持在一起，因此需要更大的能量才會將之撕開。作為迄今為止最堅固的人造固體電解質(zhì)，我們希望通過進一步的研究，以將之投入日常使用的設(shè)備中。
有關(guān)這項研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《材料》（ Materials ）期刊上。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星屑）
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