新型超薄三层陶瓷电解质提高固态电池安全性和充电速度

多年来，专家们仍然将固态电池视作理想的下一代电动汽车电池技术。这种电池使用的是固态电解质，而不是易燃液体电解质，比目前的锂离子电池更为安全性。

而且，固态电池用锂金属负极代替石墨负极，所以寿命更长，重量更加重，可以超过10倍的能量密度。现在，福特、现代、日产、丰田和大众等公司争相投资研究固态电池。据外媒报导，IonStorageSystems公司发售牢固、颗粒的陶瓷电解质。

这种电解质只有10微米薄，与目前锂离子电池中用于的塑料隔板厚度完全相同;并且与当前的液体电解质一样，可以传导锂离子。该公司首席执行官EricWachsman称之为，它解决了固态电池的两个关键问题：电解质电阻低和载有流量较低。此类电解质共分三层，中间一层是厚且颗粒的氧化锂陶瓷(化学式为Li7La3Zr2O12)，两侧是略为薄一点的多孔陶瓷层。

多孔陶瓷层上的超薄氧化铝涂层，有助更进一步减少电阻。颗粒的中间层可以减少强度，避免陶瓷碎裂;而且需要避免产生锂枝晶，让电池更为安全性。

另外，多孔氧化铝涂层容许锂离子较慢转入电解质。现在，锂离子电池中所产生的锂枝晶，需要刺入薄薄的塑料隔板，导致短路风险。

Wachsman回应：独有的结构和界面处理方式，不利于减少电阻。低电阻仍然是固态电池的难题。因为锂离子在电极和电解质之间传输流畅，所以，电池的电流密度高达10mA/Cm2。

而且，在完全不产生枝晶的情况下，电池可以构建较慢电池，约必须5到10分钟。对液体电解质来说，这是前所未有的。

另外，该公司原型电池的能量密度大约为300Wh/kg。目前，商用锂离子电池的仅次于能量密度为250wh/kg。Wachsman和马里兰大学能源创意研究所(UniversityofMarylandEnergyInnovationInstitute)的研究人员，利用取名为流延成型(tapecasting)的传统陶瓷生产技术，建构电解质结构，并展开高温工件。

研究团队之所以自由选择氧化物恩陶瓷，而不是硫化物恩陶瓷或玻璃、塑料电解质，是因为在仅次于电压范围内，氧化物运行状况较好，而且可以与锂金属负极和各类负极相容。目前，该公司正在其试点生产线上生产原型电池，现在有数几家客户无意合作。Wachsman称之为，如果展开大规模商业化生产，电池的成本能符合美国能源部$100/kWh的拒绝。

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