用于电动汽车的固态电池比现代锂离子电池提供更大的能量密度和续航里程，但仍然遥不可及，尤其是由于电池阴极成分的挑战。一种新的阴极成分和伴随的制造技术看起来将克服这一障碍。
一篇描述制造过程的论文发表在 3 月 24 日的《纳米研究》杂志上。
长期以来，可充电固态电池(完全固态，没有液体成分)一直被视为下一代能源存储，尤其是用于电动汽车和其他减缓气候变化的应用。与当前的锂离子电池相比，它们将更轻、能量密度更高、续航里程更大、充电速度更快。
后者中使用的液体电解质是电流在正极和负极(分别为阴极和阳极)之间流动的介质。但是液体会使电池变重。它也是易燃的，火灾并不少见。在固态电池中，由陶瓷、玻璃或聚合物制成的固体电解质更安全，因为在运输过程中不会发生泄漏或飞溅，并提供更高的功率密度、可循环性和保质期。
使固态电池工作的关键是设计一种良好的阴极，它能够具有高工作电压和高面积容量。后一个术语描述了给定时间段内每单位面积电池中的能量电荷量。常用来描述这个量的单位是毫安时 (mAh)——或允许一安培电流流过一小时的能量电荷量——与给定的面积(通常以平方厘米测量，或厘米2)。从本质上讲，这个测量值 mAh/cm 2可以指示电池在无需充电的情况下可以使用多长时间，以了解它在设备中占用的空间量。
“迄今为止探索的大多数复合正极制造技术导致的电池甚至无法与现有商用电池的性能相媲美，更不用说超过它们了，达到了 3 mAh/cm 2左右，”该学院的陈继章说。南京林业大学材料科学与工程系，论文第一作者。
这些阴极技术还需要添加过量的粘合剂和导电剂，以确保所有活性颗粒均匀分布。这降低了阴极的密度，增加了成本，并且还在阴极和电极的界面处产生了很大的电阻。
因此，研究人员开发了一种新的阴极成分和相应的制造技术，可以克服这些挑战，同时提供高面积容量。添加的粘合剂和导电剂的量，在这种情况下是氢氧化锂和硼酸，显着减少(降至总重量的约 4%)。这些在阴极形成过程中用作烧结过程中的添加剂。
烧结是一种通过热量或压力将粉末压实成固体块而不将其熔化至变成液体的方法。然而，在这种情况下，至少一些组分保持液相，而其他组分保持粉末状态，以促进颗粒之间的结合。
氢氧化锂和硼酸具有低熔点，在适度升高的温度(约 350℃)下以液体形式渗入富镍锂化合物(LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1或“NMC811”)粉末中。这不仅可以实现粉末颗粒之间的紧密物理接触，还可以减少对大量添加剂的需求并促进致密化过程。
由此产生的复合正极具有良好的性能，在高达 4.4 V 的宽电压范围内，面积容量达到 8 mAh/cm 2以上。这有望用于制造能量密度为 500 瓦时的固态电池每千克 (Wh/kg)，轻松击败当代锂离子电池提供的 100-265 Wh/kg 能量密度。
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