電池突破不引火的鋰金屬性能翻倍

密歇根大學開發的可充電電池技術可以使當今的鋰離子電池的產量增加一倍，從而在不占用任何額外空間的情況下，大大擴展了電動汽車的行駛里程和手機充電之間的時間。

通過使用陶瓷固態電解質，工程師可以利用鋰金屬電池的功率，而不會遇到耐用性差和短路的歷史性問題。結果是制定了下一代可充電電池的路線圖。

UM的機械工程副教授Jeff Sakamoto說：“這可能會改變游戲規則，改變電池的工作方式。”

在1980年代，使用液態電解質的可再充電鋰金屬電池被認為是下一個大問題，從而打入了早期便攜式電話的市場。但是，它們在充電時燃燒的傾向導致工程師朝不同的方向發展。在電極之間穿梭的鋰原子傾向于在電極表面上形成稱為樹枝狀的樹狀細絲，最終使電池短路并點燃易燃電解質。

鋰離子電池是一種更穩定，但能源消耗較少的技術，于1991年推出，并迅速成為新標準。這些電池用石墨陽極代替了鋰金屬，石墨陽極吸收了鋰并防止了樹枝狀晶體的形成，但同時也降低了性能成本：

石墨每六個碳原子只能容納一個鋰離子，因此其比容量約為350毫安小時每克(mAh / g。)。固態電池中的鋰金屬的比容量為3,800 mAh / g。

當前的鋰離子電池在電池級別上的總能量密度最大，約為600瓦時/升(Wh / L)。原則上，固態電池可以達到1200 Wh / L。

為了解決鋰金屬的燃燒問題，UM工程師創建了一層陶瓷層來穩定表面，從而防止樹枝狀晶體形成并防止起火。它使電池能夠利用鋰金屬的好處-能量密度和高電導率-不會引起著火或隨時間退化的危險。

Sakamoto說：“我們想出的是另一種方法，即用陶瓷在物理上穩定鋰金屬表面。” “它是不可燃的。我們在空氣中以超過華氏1,800華氏度的溫度制造。而且沒有液體，這通常是您看到的電池起火的原因。