馬里蘭大學(xué)(University of Maryland)的研究人員設(shè)計(jì)了一款柔性鋰離子導(dǎo)電陶瓷織物(flexible lithium-ion conducting ceramic textile)，該材料是一款快速鋰離子導(dǎo)體，電化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，處理方法可擴(kuò)展，可被整合到固態(tài)鋰金屬電池中。

　　該材料基于石榴石型導(dǎo)體(garnet-type conductor)打造，擁有諸多理想的化學(xué)特性及結(jié)構(gòu)特性，包括：鋰離子導(dǎo)電立方結(jié)構(gòu)(lithium-ion conducting cubic structure)、低密度、多尺度孔隙(multi-scale porosity)、表面面積/體積比(surface area/volume ratio)高、柔韌性佳。

　　該團(tuán)隊(duì)在《今日材料(Materials Today)》發(fā)表了報(bào)道，宣稱利用陶瓷纖維強(qiáng)化固態(tài)電解質(zhì)(solid polymer electrolyte)后，可實(shí)現(xiàn)高鋰離子導(dǎo)電性，確保其擁有穩(wěn)定的長(zhǎng)期鋰離子穩(wěn)定性——充電500小時(shí)無(wú)故障。

　　鋰離子導(dǎo)電陶瓷織物是一款柔性材料，保留了原始模板(original template)的物理特性。該款陶瓷織物的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，可憑借連續(xù)纖及連續(xù)玻璃纖維原紗(continuous fibers and yarns)、固態(tài)導(dǎo)體的高表面面積/體積比、多級(jí)孔隙分布來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子長(zhǎng)距傳遞途徑。

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　　在設(shè)計(jì)3D電極時(shí)，該陶瓷紡織還提供了電解質(zhì)框架，從而為高性能鋰金屬電池提供超高陰極載荷(10.8 g/cm2 sulfur)，其電池容量輸出高達(dá)1000 mAh/g。

　　該團(tuán)隊(duì)在研究中采用了商用纖維作為模板，創(chuàng)建鋰離子導(dǎo)電石榴石纖維絲氈(Li-conducting garnet fiber mat textiles)，向纖維間的孔隙空間內(nèi)填充固態(tài)聚合物電解質(zhì)(solid polymer electrolyte)。

　　該加工流程可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，在提升混合陶瓷/聚合物鋰離子電解質(zhì)導(dǎo)電性的同時(shí)增強(qiáng)了石榴石陶瓷電解質(zhì)的強(qiáng)度。此外，該款陶瓷織物質(zhì)地柔韌，利于切割。

　　該研究小組還將繼續(xù)研發(fā)該項(xiàng)技術(shù)，計(jì)劃將陶瓷織物做得更為纖薄，從而降低電極間的離子傳輸耐受力，該技術(shù)將被大量應(yīng)用于商用電子器件。

（來(lái)源：紡織科技雜志）