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第076章:固态晶格能量电池(5000字)(第2节)

出实验室的顶级锂电池的8至20倍水平。

陆安设计的固态晶格能量电池,其负极材料为“室温液态金属合金”,采用镓-铟-锡合金的改良变体,掺杂少量元素锌、铋以优化性能,在室温下保持液态。

液态金属的流动性从根本上消除了枝晶生长的可能性,解决了固态电池最大的安全隐患。

在充放电过程中,液态金属可以自由流动,完美适应体积变化,尤其是在与高容量正极材料配对时,不会产生应力导致结构破坏。

液态金属与固态电解质之间可以形成几乎完美的自适应接触界面,显著降低界面阻抗。

充放电时,液态金属中的活性金属失去电子形成阳离子,通过固态电解质迁移到正极侧参与反应。

放电时,阳离子返回液态金属并重新获得电子沉积回液态合金中。

由于是合金,沉积/溶解过程发生在整个液态体相中,避免了局部浓度极化。

室温液态金属合金的优势是安全性极高、体积变化适应性极佳、界面阻抗低、理论容量高。

该电池的正极材料采用拓扑离子导体兼容型复合物,该材料能进行多电子氧化还原反应,提供高比容量。

具有纳米级孔道的拓扑离子导体材料,不仅作为电子/离子混合导体,其特殊的孔道结构能精确容纳和引导从电解质迁移过来的阳离子,确保它们高效地嵌入/脱嵌到活性材料晶格中,同时约束活性物质的溶解流失。

在复合物中引入少量元素硫或有机硫化物,利用其极高的理论容量,通过拓扑骨架的物理和化学约束作用,有效抑制多硫化物穿梭效应。

充放电时,阳离子通过固态电解质和正极内部的拓扑离子通道,嵌入/脱嵌到氟代聚阴离子化合物的晶格中,伴随多电子转移反应,拓扑骨架提供高速离子/电子通路,并稳定活性物质结构。

该电池的固态电解质,陆安采用了“应力/应变自适应的三维拓扑离子晶格”,这是核心技术。

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