基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)的自組裝和復(fù)雜性中心和韓國(guó)浦項(xiàng)大學(xué)先進(jìn)材料科學(xué)化學(xué)系的研究人員，開發(fā)出一種新型多孔固態(tài)鋰離子電池(LIB)，在提升電池性能的同時(shí)避免了過熱的風(fēng)險(xiǎn)。
鋰前驅(qū)體簡(jiǎn)單合并的多孔鋰CB具有高鋰離子傳導(dǎo)率和流動(dòng)性，是一種更加安全的干燥固體鋰電解質(zhì)。
鋰離子電池可有效代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉛酸電池，自19世紀(jì)50年代末以來(lái)，鉛酸電池一直被使用。由于具有輕量、高能量密度和充電損失小的優(yōu)點(diǎn)，鋰離子電池在消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域備受推崇。帶有鈷陰極的鋰電池可存儲(chǔ)四倍于鉛酸電池和兩倍于鎳基電池的能量。
盡管鋰離子電池被認(rèn)為是具有優(yōu)越性能的商業(yè)電池，但使用上仍有一些局限?，F(xiàn)有的制造技術(shù)已經(jīng)幾乎達(dá)到了鋰離子電池的理論能量密度極限。由于過熱發(fā)生的熱溢出，即“冒火”，構(gòu)成鋰電池的重大挑戰(zhàn)。
自2002年以來(lái)，用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的鋰離子電池，僅在美國(guó)就出現(xiàn)近40起火災(zāi)或爆炸事件。這些以不同鋰陽(yáng)極組合的電池仍然是現(xiàn)代消費(fèi)電子產(chǎn)品的重要組成部分，無(wú)論它們?cè)卸嗝丛愀獾母邷厥鹿视涗洝?/p>
韓國(guó)研究人員介紹了一種完全不同的方法?；A(chǔ)科學(xué)研究所的KimoonKim博士說(shuō)，“我們已經(jīng)研究多孔CB[6]的高度各向異性(取向依賴)質(zhì)子導(dǎo)電行為，可作為燃料電池的電解質(zhì)。這種多孔CB[6]電解質(zhì)的鋰離子傳導(dǎo)很可能比現(xiàn)有的材料更安全，現(xiàn)有電池利用簡(jiǎn)單浸泡方法制備有機(jī)固體基電解質(zhì)。”
現(xiàn)有鋰離子電池技術(shù)采用具有良好性能的夾層鋰。但是，更輕且更高功率的技術(shù)需求促使新型電解質(zhì)的不斷研究。
新開發(fā)的電池由南瓜形狀的分子構(gòu)成，該分子被稱為cucurbit[6]uril(CB[6])，以蜂窩狀結(jié)構(gòu)分布。分子構(gòu)成極薄的平均直徑為7.5埃的一維通道（單個(gè)鋰離子約0.76埃或0.76×1010 m）并在其間傳遞。此外，多孔CB[6]的物理結(jié)構(gòu)可以使鋰離子比傳統(tǒng)的鋰離子電池更自由地?cái)U(kuò)散，并不需要其他電池中的分離器。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示多孔CB固體電解質(zhì)具有良好的鋰離子電導(dǎo)率。與現(xiàn)有電池的電解質(zhì)相比，研究小組進(jìn)行了鋰離子遷移數(shù)的測(cè)定(tLi +)，觀察到該值在0.7到0.8，超過現(xiàn)有電解質(zhì)的0.2-0.5。
此外，他們將新電池暴露溫度高達(dá)373K (99.85°C)的環(huán)境中，超過現(xiàn)有電池的標(biāo)準(zhǔn)高溫極限80°C。在實(shí)驗(yàn)中，電池在從298K到373K(24.85°C到99.85°C)循環(huán)變化四天。結(jié)果在任何周期后均無(wú)熱溢出現(xiàn)象，幾乎沒有或很輕微的電導(dǎo)率變化。
