阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的应用研究进展给人们带来了希望，固态电池将很快取代传统的锂离子电池。
给电子设备中的电池充电——大到电动汽车，小到手机——已经成为每天的一项活动，就像装洗碗机一样。主要为这些设备供电的锂离子电池重量轻，生产成本低。然而，它们本质上是易燃的，随着电力和电网存储需求的持续增长，这引起了人们对其安全性和可靠性的担忧。
美国能源部(DOE)阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)的应用研究表明，用更好的技术取代锂离子电池可能会比预期的更快。
锂离子电池仍然需要液体或凝胶来进行充电和放电;这就是为什么旧电池有时会随着时间的推移而泄漏。新一代更安全的电池不再依赖液体或凝胶。相反，这些固态电池使用一层非常薄的固体薄膜来保持充电部件(阴极和阳极)分离，并使电池能够充电和放电。
多年来，整个实验室的化学家们一直在固态电池的基础科学方面有所发现。亚博老虎机网登录然后，阿贡材料工程研究中心(MERF)的科学家们扩大了这些亚博网站下载发现的规模，使它们更接近市场。
“固态电池可以储存更多的能量，更安全，占用更少的空间。”阿贡应用材料部门的杰西卡·达勒姆说，她与材料科学家同事阿尔伯特·利普森合作生产新型固亚博网站下载体材料来替代电池中的液体材料。“我们在MERF开发的制造工艺和技术与目前使用的相比具有特定的优势——更快的加工、无压烧结、大规模均匀性和更高的密度。”
固态电池可以存储更多的能量，更安全，占用更少的空间。”
Jessica Durham，材亚博网站下载料科学家
速度和均匀性对电池制造的价值是显而易见的，更高的密度可以提高电池的使用寿命。改进烧结工艺是释放所有这些优势的关键。
烧结可能是通向更好电池的桥梁
烧结涉及加热粉末材料，直到它慢慢形成没有任何孔或气孔的固体材料。这一过程在固态电池中很重要，因为分离阴极和阳极的薄材料必须足够坚固和密度，以承受制造、组装和操作期间的搬运。它还必须提供高性能;也就是说，电池必须允许快速充电，导电良好，使用时间长。
通过改进烧结过程，阿贡的科学家们还可以用金属锂来替代目前常用的石墨材料。这种替换使电池的能量密度增加了一倍，这意味着同样大小的电池可以存储两倍的能量。
阿贡运用科学亚博老虎机网登录
测试和改进制造这些固态电池材料的工艺和技术，在有意义的工业规模和更低的成本是MERF的专长。亚博网站下载目前，还没有生产出成本能与传统锂离子电池相媲美的固态电池。
“为了让新材料被工业所采用，制造新材亚博网站下载料的过程必须在成本上比目前所做的具有竞争力，而且这些材料必须比当前市场上的材料具有显著的优势。”达勒姆解释道。“在MERF，我们通过更换昂贵的组件、降低能耗、减少浪费和改善加工条件来开发成本效益高的新材料制造工艺，同时又不牺牲材料的性能。在亚博网站下载MERF进行这项研究使阿贡的科学家能够降低技术风险，并为工业界提供通过一个随时可用、按比例放大的流程。”
Argonne是美国国家实验室之一，致力于生产用于电池的固态电解质材料。亚博网站下载这样做是其持续推动扩大对美国工业制造竞争力至关重要的复杂材料和化学工艺的一部分。亚博网站下载28000平方英尺的MERF在帮助Argonne推进这一努力方面发挥了至关重要的作用，它使用最新技术帮助公司为先进应用制造新的、新兴的材料。亚博网站下载
“Argonne是一个重要的工业合作伙伴，因为我们可以帮助他们降低新技术或材料的风险，亚博网站下载”达勒姆说。“降低这些风险将使他们更快地将产品商业化，这将节省他们宝贵的时间和金钱。这就是阿贡研究人员如何运用科学的方法。”亚博老虎机网登录
阿贡的电池研究通常由能源部的能源效率和可再生能源办公室（EERE）、车辆技术办公室提供部分资金。有关更多信息，请联系杰西卡·达勒姆。
EERE的使命是加速技术和解决方案的研究、开发、示范和部署，以在2050年之前使美国经济公平地过渡到温室气体净零排放，并确保清洁能源经济惠及所有美国人，为美国人民，特别是受能源转型影响的工人和社区，以及那些历史上能源系统服务不足、污染负担过重的人，创造高薪工作。
来源:https://www.anl.gov/