清华大学出版社
研究人员基于液相烧结技术设计了固态复合电极
功劳:纳米研究 用于电动汽车的固态电池比当代锂离子电池提供更大的能量密度和范围，但仍然遥不可及，尤其是因为电池阴极的组成带来了挑战
一种新的阴极组合物和相应的制造技术似乎可以克服这一障碍
一篇描述制造过程的论文发表在3月25日的《纳米研究》杂志上
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长期以来，人们一直在寻找可充电的固态电池(完全固态，不含液体成分)作为下一代储能设备，尤其是用于电动汽车和其他缓解气候变化的应用
它们将会更轻，能量密度更高，比目前这一代的锂离子电池行驶距离更远，充电速度更快
后者中使用的液体电解质是电流在正负电极(分别为阴极和阳极)之间流动的介质
但是液体会使电池变重
它也是易燃的，火灾并不罕见
在固态电池中，由陶瓷、玻璃或聚合物制成的固体电解质更安全，因为在运输过程中不会泄漏或飞溅，并提供更高的功率密度、可循环性和保质期
使固态电池工作的关键是设计一个好的阴极，它能够具有高工作电压和高面积容量
后一个术语描述了在给定的时间内，单位面积的电池中的能量电荷数量
与给定的面积(通常以平方厘米或cm2为单位)相比，通常用于描述该量的单位是毫安-小时(mAh)，即允许一安培电流流动一小时的能量电荷数量
本质上，这个测量值(mAh/cm2)提供了电池在不充电的情况下可以使用多长时间的指示，即电池在设备中所占的空间量
南京林业大学材料科学与工程学院的陈(音译)是这篇论文的第一作者，他说:“迄今为止，大多数复合阴极制造技术的电池性能甚至比不上现有的商用电池，更不用说超过它们了，达到3 mAh/cm2左右。”
这些阴极技术还需要添加过量的粘合剂和导电剂，以确保所有活性颗粒均匀分布
这降低了阴极的密度，增加了成本，并且还在阴极和电极的界面处产生了很大的电阻
因此，研究人员开发了一种新的阴极成分和相应的制造技术，克服了这些挑战，同时提供了高面积容量
添加的粘合剂和导电剂(在这种情况下是氢氧化锂和硼酸)的量显著减少(减少到总重量的约4 %)
这些在阴极形成过程中用作烧结过程中的添加剂
烧结是一种通过加热或加压将粉末压实成固体块而不熔化成液体的方法
然而，在这种情况下，至少一些组分保持液相，而其它组分保持粉末，以促进颗粒之间的结合
具有低熔点的氢氧化锂和硼酸作为液体渗入富镍锂化合物(LiNi0
8Mn0
1Co0
1，或“NMC811”)在适度升高的温度下(约350℃)
这不仅使得粉末颗粒之间能够紧密接触，还减少了对大量添加剂的需求，并促进了致密化过程
所得到的复合阴极表现出有希望的性能，在高达4的宽电压范围内达到8 mAh/cm2以上的面积容量
4伏
这有望用于制造能量密度为每千克500瓦时(Wh/kg)的固态电池，轻松击败当代锂离子电池提供的100-265 Wh/kg的能量密度
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