黏土可制造耐高温电池力量

在莱斯大学发明的黏土基化合物是用于高温环境中的锂离子电池的电解液和分离器。

本周公布的化学基锂离子电池可在高达120摄氏度(248华氏度)的高温下提供稳定的化学电源，这种电池在太空、国防、石油、天然气等许多领域都有应用。

化学家Pulickel Ajayan和他在莱斯大学和底特律的韦恩州立大学的同事们这个月在美国化学学会期刊ACS Applied Materials and Interfaces 上描述了这种材料。

就像早期在实验室里对超级电容器的研究一样，这一发现建立在膨润土的可塑性和室温离子液体的性能上室温离子液体可作为分离器和电解质体系，并且能为电池的阳极和阴极之间提供一个导电路径。

黏土本身含有很多水分，但是当你做超级电容器的时候这并不是问题。这项新研究的主要作者，阿加延实验室的研究生Kaushik kalaga说。但当你充电和放电的时候，电池的电解液里必须有锂离子传导物质来实现锂离子在阳极或阴极的导电。

伍德森是一位重视防守的教练 Kaushik Kalaga在一半纽扣电池上涂上了黏土基电解质(分离液)来进行测试，这种电池可适用于高温环境。

锂与水反应非常活跃，所以我们的第一个挑战就是消除黏土里的水，同时保持其结构完整。他说。

首先，Kalaga和他的团队在650摄氏度下烘焙常用黏土颗粒一个小时，使它们变干。然后将室温离子液体和锂盐结合，并且在无氧手套箱里将他们混合到黏土中。液化盐是在电解液和锂离子之间传导的锂离子的来源。

研究者把得到的像花生酱一样的悬浮浆料涂覆在两个锂电极之间，然后把它们封装成纽扣电池，然后测试这种电池在不同温度下的性能

由于沸点低，传统的有机电解质不能用在超过60度的电池中，电解质的气化物超过80度将会爆炸。Kalaga说：由固态电解质构成的电池能在高温下工作，但是电解质与电极接触不好，从而影响性能。

研究人员想要研发一种可靠而又能导电的复合电解质，并且与电极之间有着最大的接触面积，以提供一个固态导电通路。

电池和黏土基电解质(分离液)在高达120摄氏度的温度下接受测试，并且在120多个充放电周期之后依然保持强劲的性能。

目前证明这套系统能在高温下提供稳定的3伏电压，保证120多次的充放电周期，并且凭靠固态电解质的热稳定性和液态电解质的湿润特性起这两个重要作用,保证了电极之间的良好接触。电位窗口是指电池稳定工作与电池还未降级之间的电位范围。

它在室温下有很好的性能，但在高温下性能会变得更好。 Kalaga说。黏土基有较低的粘性，但是仍然至少能保持其放电赔率稳定在150C，下一步工作是提高这个限制值。

材料的这种性质使它适合用于许多种类型的电池，从薄膜到产业化元件等各个领域。

许多地方都需要储能设备在极端的环境下工作，所以需要创新的材料体系来扩大材料的可用范围，尤其是针对电解质。阿加延说，我们实验室正走在这一领域的最前沿。