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马里兰大学研发柔性锂离子导电陶瓷织物

核心提示:马里兰大学(University of Maryland)的研究人员设计了一款柔性锂离子导电陶瓷织物,该材料是一款快速锂离子导体,电化学稳定性强,处理方法可扩展,可被整合到固态锂金属电池中。

马里兰大学(University of Maryland)的研究人员设计了一款柔性锂离子导电陶瓷织物(flexible lithium-ion conducting ceramic textile),该材料是一款快速锂离子导体,电化学稳定性强,处理方法可扩展,可被整合到固态锂金属电池中。

该材料基于石榴石型导体(garnet-type conductor)打造,拥有诸多理想的化学特性及结构特性,包括:锂离子导电立方结构(lithium-ion conducting cubic structure)、低密度、多尺度孔隙(multi-scale porosity)、表面面积/体积比(surface area/volume ratio)高、柔韧性佳。

该团队在《今日材料(Materials Today)》发表了报道,宣称利用陶瓷纤维强化固态电解质(solid polymer electrolyte)后,可实现高锂离子导电性,确保其拥有稳定的长期锂离子稳定性——充电500小时无故障。

锂离子导电陶瓷织物是一款柔性材料,保留了原始模板(original template)的物理特性。该款陶瓷织物的结构独特,可凭借连续纤及连续玻璃纤维原纱(continuous fibers and yarns)、固态导体的高表面面积/体积比、多级孔隙分布来实现锂离子长距传递途径。

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在设计3D电极时,该陶瓷纺织还提供了电解质框架,从而为高性能锂金属电池提供超高阴极载荷(10.8 g/cm2 sulfur),其电池容量输出高达1000 mAh/g。

该团队在研究中采用了商用纤维作为模板,创建锂离子导电石榴石纤维丝毡(Li-conducting garnet fiber mat textiles),向纤维间的孔隙空间内填充固态聚合物电解质(solid polymer electrolyte)。

该加工流程可实现扩展,在提升混合陶瓷/聚合物锂离子电解质导电性的同时增强了石榴石陶瓷电解质的强度。此外,该款陶瓷织物质地柔韧,利于切割。

该研究小组还将继续研发该项技术,计划将陶瓷织物做得更为纤薄,从而降低电极间的离子传输耐受力,该技术将被大量应用于商用电子器件。

来源:纺织科技杂志


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