Life Cycle of a Lithium battery pack, how many cycles should it last?
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leiphone 作者：大壮旅
行動設備近些年來，在續航上遇到了瓶頸，各家廠商不得不透過增大電池容量來解決，不過這種方案也有問題，Note 7 的燃損事故就給整個行業劈頭澆了一盆冷水。
不過，尋求變革的研究人員並沒有放棄，最近就有人開發了一種新的解決方案——冷凝法。它能在保證鋰電池安全的情況下提升續航，而且可以彎折，適應未來的可彎折手機。
不過，尋求變革的研究人員並沒有放棄，最近就有人開發了一種新的解決方案——冷凝法。它能在保證鋰電池安全的情況下提升續航，而且可以彎折，適應未來的可彎折手機。
該解決方案用冰模板（ice-templating）垂直對齊了電池內固態電解質的結構，增強了導電性。這種新型電池的誕生也正好為概念中的柔性智慧機（如三星 Galaxy X）和平板鋪了路。
眼下，市場上可重複充電的鋰電池，用到的液體電解質高度易燃，極易造成安全問題，而去年的 Note 7 燃損事故的元兇就是它。因此，哥倫比亞大學工程和應用科學學院就決定，嘗試使用固體電解質，來替換易燃的液體電解質。
傳統液體電解質極易燃燒
他們使用冰模板，讓陶瓷固體電解質，呈現出垂直對齊的柱狀結構，而使用陶瓷固體電解質的電池，明顯更安全，而且導電性更強。
小編注意到，這種電池的製作方法也很新奇，研究人員先是在底部加入陶瓷顆粒，並冷卻水性溶液，隨後讓冰層生長，擠出一部分已經結冰的水性溶液，讓陶瓷顆粒在電池中成為主流。最後，營造一個真空環境讓冰昇華為汽態，這樣就完成了垂直對齊結構的搭建。
搞定垂直對齊結構後，需要將它與聚合物相結合，後者是一種由許多重複子單元組成的大分子，這樣就能為電解質提供機械支撐，並讓它更富有柔韌性。
垂直對齊結構
「無論對於行動設備還是電動車，柔性固態鋰電池，都能一勞永逸的解決安全問題，同時它們還能增加電池的能量密度。」Yuan Yang 博士說道，他是哥大材料科學和工程學助理教授，同時也是該團隊的領導。
在此前的實驗中，研究人員用了一種該解決方案的變種。他們在聚合物電解質中，用到了隨機分散陶瓷粒子，此外還嘗試了類纖維的陶瓷電解質，不過這些方案都無法實現垂直對齊。
「當時我們認為，只要將陶瓷電解質垂直對齊結構，與聚合物電解質相結合，就能讓鋰離子駛上快車道，並增強電池的導電性。」Haowei Zhai 說道，他是研究報告的主筆，也是 Yuan Yang 博士的學生。
「我們相信這是業內首次使用冰模板，製造柔性固體電解質，新的電解質不但安全可靠，而且無毒無害。新的方案優化了鋰離子的導電性能，為下一代充電電池的開發打開了一扇窗。」Haowei Zhai 說道。
換用固體電解之後，原本鋰電池負極使用的石墨層，就能換成鋰金屬了，此舉能將電池能量提升 60%-70%。
下一步，該團隊準備優化電解質結合的品質，並試裝出這種新型電池。
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