马里兰大学研发柔性锂离子导电陶瓷织物 可被用于固态电池

据外媒报道，马里兰大学（University of Maryland）的研究人员设计了一款柔性锂离子导电陶瓷织物（flexible lithium-ion conducting ceramic textile），该材料是一款快速锂离子导体，电化学稳定性强，处理方法可扩展，可被整合到固态锂金属电池中。

该材料基于石榴石型导体（garnet-type conductor）打造，拥有诸多理想的化学特性及结构特性，包括：锂离子导电立方结构（lithium-ion conducting cubic structure）、低密度、多尺度孔隙（multi-scale porosity）、表面面积/体积比（surface area/volume ratio）高、柔韧性佳。该团队在《今日材料（Materials Today）》发表了报道，宣称利用陶瓷纤维强化固态电解质（solid polymer electrolyte）后，可实现高锂离子导电性，确保其拥有稳定的长期锂离子稳定性——充电500小时无故障。

锂离子导电陶瓷织物是一款柔性材料，保留了原始模板（original template）的物理特性。该款陶瓷织物的结构独特，可凭借连续纤及连续玻璃纤维原纱（continuous fibers and yarns）、固态导体的高表面面积/体积比、多级孔隙分布来实现锂离子长距传递途径。

在设计3D电极时，该陶瓷纺织还提供了电解质框架，从而为高性能锂金属电池提供超高阴极载荷（10.8 g/cm2 sulfur），其电池容量输出高达1000 mAh/g。

该团队在研究中采用了商用纤维作为模板，创建锂离子导电石榴石纤维丝毡（Li-conducting garnet fiber mat textiles），向纤维间的孔隙空间内填充固态聚合物电解质（solid polymer electrolyte）。

该加工流程可实现扩展，在提升混合陶瓷/聚合物锂离子电解质导电性的同时增强了石榴石陶瓷电解质的强度。此外，该款陶瓷织物质地柔韧，利于切割。

该研究小组还将继续研发该项技术，计划将陶瓷织物做得更为纤薄，从而降低电极间的离子传输耐受力，该技术将被大量应用于商用电子器件。