电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

2022-09-26 14:25     量子位

哈佛大学华人教授搞了个新型固态电池,成果已发表在Nature杂志上--

充放电循环高达1万次,最快3分钟充满电。

相较而言,目前最好的固态电池循环次数为2000~3000次。

主要原因在于,他们设计出一种"三明治"电池结构,哪怕在20mA/cm?这样的超高电流密度下,也不会出现锂枝晶穿透现象。

就在最近,这位教授成立的初创公司,被哈佛授予了独家许可,目前已融资515万美元(约3570万元人民币)。

实验室的最新成果,正在大步迈向商业化落地……

支持1万次充放电循环?

研究成果,发表在Nature杂志上。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

这种新型固态电池,在20C充电倍率(8.6mA/cm?)下充放电循环1万次后,电池容量剩余82%。

在1.5C充电倍率(0.64mA/cm?)下充放电循环2000次以后,电池容量剩余81.3%。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

同时可以在微米级正极材料中实现110.6kW/kg的功率密度和631.1Wh/kg的能量密度。

最新报道称,这种固态电池最快3分钟可充满电。当时这篇论文给出的结果是,10~20分钟内完成充电。

之所以能大幅提升电池的循环性能,主要归功于电池结构创新--他们设计了一种类似三明治的对称结构。

从左到右依次是:

锂金属阳极→石墨→LPSCI→LGPS→LPSCI→石墨→NMC811阴极

意思就是,锂金属作为固态电池的阳极,单晶LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)则作为阴极。

石墨介于锂金属阳极和第一层固态电解质之间,主要用于隔热。

值得一提的是,如果没有石墨或金属铟这样的保护层,电压一升高,电池(锂金属为阳极,LGPS为电解质)就容易短时间内失效。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

如图所示,三层固态电解质厚度相当。

夹在两边的第一层固态电解质为Li5.5PS4.5Cl1.5(LPSCI),特点在于对锂金属表现较为稳定,但容易发生锂枝晶穿透。它的存在能够稳定锂金属和石墨层的主要界面,并降低整体过电位。

电子科大高材生突破固态电池:能密5倍于刀片电池、3分钟充满

夹在中间的第二层电解质为Li10Ge1P2S12(LGPS),对锂不那么稳定,但不易发生锂枝晶穿透。

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