宾夕法尼亚州立大学团队提出冷烧结提高固态电池生产

Frontier 2月 01, 2022 1.23w 浏览 0

宾夕法尼亚州立大学的研究人员提出，冷烧结是一种改进的固态电池生产方法，可以实现多材料集成，从而获得更好的电池。一篇关于他们工作的论文发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。

固态电池从实验室过渡到市场的更大问题之一是其生产中固有的挑战。当前的电池电极是活性材料、碳和液体电解质的混合物。没有液体电解质，离子就不再有任何直接的路径在电极中四处移动。为离子提供路径的最佳方法是引入固体电解质，这需要烧结，而传统的烧结对碳和活性材料来说太热导致降解。冷烧结能够在非常低的温度下引入烧结的固体电解质。

据研究人员称，冷烧结可能会提供解决方案。冷烧结是一种能够在比传统方法低得多的温度下烧结陶瓷的工艺，因此使用的能量要少得多，并且可以实现潜在的新材料组合。它是由材料研究所所长、材料科学与工程杰出教授、该研究的合著者 Clive Randall 领导的研究团队在宾夕法尼亚州立大学开发的。

在之前的一项研究中，研究小组展示了如何在低于 300 华氏度（150 摄氏度）的温度下使用冷烧结来制造多层固态锂离子电池。他们依靠导电盐来获得合适的电化学性能，这削弱了固态电池的一些导电和安全优势。

然后，该团队证明了一种含有硅酸锆磷酸钠的固体电解质（NASICON 固体电解质）可以在稍高的温度，707 华氏度（375 摄氏度）下进行冷烧结，方法是用一种通过用活性更强的固体氢氧化钠瞬时溶剂取代液体瞬时溶剂。这产生了一种高导电陶瓷固体电解质，而无需使用任何额外的导电盐。

对于目前的这项研究，该团队展示了一种制造固态电池混合导电电极的新途径。该团队采用了一种NASICON阴极陶瓷粉末，用瞬时溶剂帮助其致密化为陶瓷复合颗粒，并使用雕刻机对粉末施加必要的压力。施加压力并在 707 华氏度（375 摄氏度）下加热三个小时。获取更多前沿科技研究进展访问：https://byteclicks.com

研究团队的下一步工作包括微调固态电池的冷烧结工艺。然后，研究人员将探索一些其他问题并努力解决这些问题。

美国能源部和美国国防部支持了这项研究。

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