【据AZOM网站10月5日报道】美国犹他大学矿物与地球科学学院的Jan D. Miller教授和研究人员研发出一种新的基于DRAGONITE的固体聚合物电解质(SPE),这可能会增加固态锂电池技术在商业方面的应用。与传统的液体和凝胶基锂电池相比,固态锂电池具有更长的循环寿命、更大的储存能力,而且生产成本更低。
此外,固态锂电池还降低了凝胶和液体技术相关的可燃性风险。Miller教授的团队成员包括中南大学(中国)岳林教授、金柳教授,犹他大学教授王旭明教授,犹他大学研究助理祝琴玉教授。应用矿物公司和由约翰·哈伯教授领导的杨百翰大学研究小组也在提供进一步的研究支持。
固态锂电池市场的技术挑战
随着便携式电子设备、太阳能系统和电动汽车的发展,对改进型储能系统的需求也在增长。 到目前为止,液体和凝胶基锂电池技术已经满足了能量储存的要求。随着需求的增长,为了更好的存储容量和更高的安全性,电动汽车制造商(如宝马、特斯拉、松下、丰田)已经宣布计划开发全固态锂电池。
固体锂电池不是使用凝胶或液体电解质,而是使用固体电解质,与目前正在使用的传统锂离子电池相比,固体锂电池更安全。但是,固态锂电池的商业采用率和性能都受到当前固态锂电池技术的导电性等问题的影响,比如固体聚合物电解质在超过一定的工作温度下会产生结晶现象。
技术突破 - DRAGONITE的作用
Miller教授的研究团队已经展示了如何将DRAGONITE整合到聚合物电解质中,如此一来可以在宽范围的工作温度范围内降低结晶度,从而减少目前固态锂电池技术所遇到的电导率损失。值得强调的是,这种突破是由于DRAGONITE纳米管形态的独特表面性质,DRAGONITE纳米管为提高电解质材料导电性创造出多维途径。
Miller教授说:“使用DRAGONITE多水高岭土粘土开发先进的锂电池技术,包括其在固体电解质和特殊阴极的设计以及制造中的应用,这一发现对我们的研究团队来说是一个令人激动的机会,我们目前主要是优化各种锂电池的DRAGONITE多水高岭土纳米管应用,并进行大规模的推广工作。应用矿物公司不断努力与科学界的思想引领者建立良好合作关系,这些引领者能够利用基于多水高岭土DRAGONITE产品的独特特征研究出新颖的解决方案。
应用矿物公司总裁兼首席执行官Andre Zeitoun来信说:
我们非常荣幸能够成为USTAR / UTAG研究计划的合作伙伴,并希望继续支持Jan Miller团队,然后将这一重大技术突破带入市场。
应用矿物公司总裁兼首席执行官Andre Zeitoun
市场中的机遇
包括插电式混合动力车、混合动力车和电动汽车在内的电动汽车已经成为全球汽车市场的重要组成部分,对增强电池技术的需求是显而易见的。但是,解决方法很重要!新的DRAGONITE多水高岭土纳米复合固体电解质是一种透明薄膜,可在宽范围的温度范围内使用高能全固态锂电池。此外,该薄膜电解质使电池重量更轻、更简化,制造出来的固态电池也能非常安全地用于车辆和一系列其他应用中。
需要注意的是,可以使用新的DRAGONITE多水高岭土纳米管固体聚合物电解质以及一系列重要的锂电池化学物质来代替常用于这种电池中的传统阴极和液体电解质。这种新的DRAGONITE多水高岭土基电解质不仅可以改善现有的电池技术,而且还可能会开发出还未实现的新电池技术和应用(例如,锂硫电池)。如上所述,使用固体聚合物电解质代替传统的凝胶或液体电解质将显著增强锂电池的安全性。固体聚合物电解质还将提高能源密度、降低制造成本以及复杂性。
预计这种新技术将对便携式电子设备、太阳能电池板系统以及电动汽车市场产生重大影响,毕竟安全性和能量储存能力的提高对于各个行业的发展至关重要。与这项新技术相关的研究和开发人员已经提交了一些专利,这些专利的核心是使用特殊的阴极设计和在固体聚合物中使用的DRAGONITE多水高岭土粘土。
在提高犹他州能源结构中可再生能源数量的举措中,能源储存将是关键要素。从长远来看,基于新型的DRAGONITE多水高岭土电解质技术可以开发出安全高效的大型储能系统。犹他州的家庭能储市场预计将达到70亿美元。
锂电池行业中的几家龙头企业对这项新技术有着浓厚兴趣。作为向犹他州拨款申请的一部分,Miller教授及其研究团队估计,用于固态锂电池固体聚合物电解质生产的DRAGONITE总市场可能每年达到1亿美元。
商业化计划
Miller教授及其研究团队正在探索商业化的机会,包括将技术许可或销售给第三方,并创立独立企业,以生产用于锂电池行业的DRAGONITE多水高岭土固体聚合物电解质/电极。
犹他州大学技术与创业商业化部(TVC)已经感受到了主要电解液制造商、电池制造商以及电池最终消费者的浓厚兴趣,参与UTAG项目是为了授权使用DRAGONITE多水高岭土的固体聚合物电解质技术。
原文来自:azom,由材料科技在线团队翻译整理。