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日本靜岡大學(xué)講師守谷誠(chéng)與東京工業(yè)大學(xué)教授一杉太郎等人組成的研究小組，開發(fā)出了可用作“全固態(tài)電池”電解質(zhì)的有機(jī)分子結(jié)晶。全固態(tài)電池是被期待應(yīng)用于純電動(dòng)汽車（EV）等的新一代蓄電池。研究小組開發(fā)的分子結(jié)晶的特點(diǎn)是，與以往的技術(shù)相比，容易在低溫下發(fā)揮作用。因此，在冬季最低氣溫達(dá)到零度以下的寒冷地區(qū)，應(yīng)用于當(dāng)?shù)厥褂玫钠嚨葘⒊蔀榭赡堋?
全固態(tài)電池是面向汽車以及IoT（物聯(lián)網(wǎng)）設(shè)備用途推進(jìn)開發(fā)的新一代蓄電池。正極和負(fù)極之間設(shè)置的電解質(zhì)呈固態(tài)。普通鋰離子電池的電解質(zhì)為液態(tài)，但接觸空氣后，存在起火風(fēng)險(xiǎn)。配備此類電池的純電動(dòng)汽車發(fā)生事故后存在安全隱患。因此，開發(fā)出無(wú)需擔(dān)心起火、使用固態(tài)電解質(zhì)的電池被認(rèn)為成為需要。
目前業(yè)界正在討論開發(fā)利用玻璃等無(wú)機(jī)物或者聚合物等有機(jī)材料的固態(tài)電解質(zhì)。但因?yàn)椴牧陷^硬，存在難以加工的缺點(diǎn)。需要在技術(shù)上兼顧離子導(dǎo)電性和適合電解質(zhì)的可成型性，使用此前找到的材料，很難達(dá)到實(shí)用水平。
此次，研發(fā)小組開發(fā)出了由雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSA）和丁二腈（SN）組成的名為“分子結(jié)晶電解質(zhì)”的固體電解質(zhì)。分子結(jié)晶電解質(zhì)通過(guò)適當(dāng)調(diào)整鋰鹽及有機(jī)分子的組合及反應(yīng)比，在晶體中規(guī)則排列分子。可以分子狀態(tài)形成離子通道，傳導(dǎo)率提高。
新開發(fā)的電解質(zhì)在常溫下傳導(dǎo)率跟過(guò)去開發(fā)的分子結(jié)晶電解質(zhì)的最高值相當(dāng)，但在攝氏零下20度時(shí)，傳導(dǎo)率達(dá)到原來(lái)100倍。在寒冷地區(qū)也能順暢工作，因此可以期待成為純電動(dòng)汽車用全固態(tài)電池的材料。
制造工序也得以簡(jiǎn)化。首先，混合雙氟磺酰亞胺鋰和丁二腈后加熱，然后，僅僅通過(guò)冷卻到室溫，就可以獲得單晶。再加熱時(shí)，又恢復(fù)液狀，冷卻時(shí)，再度結(jié)晶。可以像液體一樣制作電池，作為電池使用時(shí)，又可作為固體使用。不管在制造方面還是在實(shí)用方面都成為了易于處理的電解質(zhì)。
研究小組今后還力爭(zhēng)利用分子結(jié)晶的特性開發(fā)新型電解質(zhì)。分子結(jié)晶即使受熱融解，通過(guò)冷卻，還會(huì)再度結(jié)晶。因此，即使電池組中的電極膨脹或收縮，也可以通過(guò)加熱使電解質(zhì)液化，填入多余的空間。據(jù)稱，還有可能開發(fā)出能自我修復(fù)的電池。例如，在使用過(guò)程中，固體電解質(zhì)出現(xiàn)裂縫等，也可以利用大電流加熱使其液化，從而實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)。
來(lái)源：日經(jīng)中文網(wǎng)
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