據外媒報道, 馬里蘭大學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, 電化學穩定性強, 處理方法可擴展, 可被整合到固態鋰金屬電池中.
該材料基於石榴石型導體(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)》發表了報道, 宣稱利用陶瓷纖維強化固態電解質(solid polymer electrolyte)後, 可實現高鋰離子導電性, 確保其擁有穩定的長期鋰離子穩定性——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, 可憑藉連續纖及連續玻璃纖維原紗(continuous fibers and yarns), 固態導體的高表面面積/體積比, 多級孔隙分布來實現鋰離子長距傳遞途徑.
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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(10.8 g/cm2 sulfur), 其電池容量輸出高達1000 mAh/g.
該團隊在研究中採用了商用纖維作為模板, 建立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聚合物電解質(solid polymer electrolyte).
該加工流程可實現擴展, 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, 利於切割.
該研究小組還將繼續研發該項技術, 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於商用電子器件.
