
中方科学家开发出一种微型陶瓷锂电池,它与易燃的传统锂电池不同,这种固态电池不仅可充电,还能在达150°C的高温环境中稳定运作,并能短暂承受高达300°C的热冲击,而不会影响性能。由于它能承受极端高温,可为智慧感测器、航天设备和军事应用等,提供更安全的电源。
由清华大学领导的研究团队说,这款全陶瓷电池体积小、能量密度高,加上安全性佳,可望整合到新一代技术中。研究团队6月5日发表在《物质》(Matter)期刊的论文中指出,「所研发出的电池能在极大的温度范围内,实现稳定无压力的运作……为微型电子元件提供了一种安全,并具备高机械韧性的能源解决方案」。

传统锂离子电池以液态电解质为介质,锂离子在其中移动,以产生电流,由于其能量密度高,已成为主流电池技术。研究人员说,随着智慧感测器、可穿戴电子产品等微型装置日益普及,它们需要体积小、安全、能量密度高,并能调节恶劣环境的电源。
他们指出,「传统锂电池在安全和耐热性上有所不足」。而最大的隐忧之一,就是易燃性,像是高温或如穿刺等实质损害,可能导致挥发性电解质起火或爆炸。研究团队说,「这严重限制了它们在火警监测系统、工业物联网感测器、航天设备,以及军事和国防应用等关键领域的使用」。

固态锂电池使用固体载流介质,而不是液体电解质,具有优异的安全性和不易燃性,而备受关注。
然而,要透过层层堆叠陶瓷材料,制作更薄的陶瓷固态电解质,可能损害其机械完整性。为了克服这挑战,团队提出一种新型多层、无阳极全陶瓷微型锂离子电池,透过强化层间接触的制程,来提升性能。经由这制程能制作出可堆叠,并容易按照不同应用,而调整尺寸的电池,在0—150°C温度范围内,可展现良好性能与稳定性。此外,电池就算经历300°C持续20秒的热冲击后,仍能正常运作。








