中國粉體網(wǎng)訊 據(jù)外媒報道,馬里蘭大學(University of Maryland)的研究人員設計了一款柔性鋰離子導電陶瓷織物(flexible lithium-ion conducting ceramic textile),,該材料是一款快速鋰離子導體,,電化學穩(wěn)定性強,處理方法可擴展,,可被整合到固態(tài)鋰金屬電池中,。
該材料基于石榴石型導體(garnet-type conductor)打造,擁有諸多理想的化學特性及結構特性,,包括:鋰離子導電立方結構(lithium-ion conducting cubic structure),、低密度、多尺度孔隙(multi-scale porosity),、表面面積/體積比(surface area/volume ratio)高,、柔韌性佳。該團隊在《今日材料(Materials Today)》發(fā)表了報道,,宣稱利用陶瓷纖維強化固態(tài)電解質(solid polymer electrolyte)后,,可實現(xiàn)高鋰離子導電性,確保其擁有穩(wěn)定的長期鋰離子穩(wěn)定性——充電500小時無故障,。
鋰離子導電陶瓷織物是一款柔性材料,,保留了原始模板(original template)的物理特性。該款陶瓷織物的結構獨特,,可憑借連續(xù)纖及連續(xù)玻璃纖維原紗(continuous fibers and yarns),、固態(tài)導體的高表面面積/體積比、多級孔隙分布來實現(xiàn)鋰離子長距傳遞途徑,。
在設計3D電極時,,該陶瓷紡織還提供了電解質框架,從而為高性能鋰金屬電池提供超高陰極載荷(10.8g/cm2 sulfur),,其電池容量輸出高達1000mAh/g,。
該團隊在研究中采用了商用纖維作為模板,創(chuàng)建鋰離子導電石榴石纖維絲氈(Li-conducting garnet fiber mat textiles),,向纖維間的孔隙空間內填充固態(tài)聚合物電解質(solid polymer electrolyte)。
該加工流程可實現(xiàn)擴展,,在提升混合陶瓷/聚合物鋰離子電解質導電性的同時增強了石榴石陶瓷電解質的強度,。此外,該款陶瓷織物質地柔韌,,利于切割,。
該研究小組還將繼續(xù)研發(fā)該項技術,,計劃將陶瓷織物做得更為纖薄,從而降低電極間的離子傳輸耐受力,,該技術將被大量應用于商用電子器件,。