据外媒报道, 马里兰大学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.
