陶瓷掺入石墨烯 布朗大学研制迄今最坚韧的固体电解质

LATP / rGO 纳米复合材料的电化学性能（来自：Science Direct）

作为在电池充放电过程中，于阳极和阴极之间来回携带锂离子的溶液，液态电解质在当今的锂离子电池中扮演着重要的角色。

然而这些高挥发性的液体，也有在电池短路时引发火灾的危险，因此在安全性上仍有较大的改进余地。此外替代电解质还有助于提升电池的能量密度、甚至升级电池的其它组件。

近期一项研究指出，通常阳极由铜和石墨制成，但科学家相信固体电解质可搭配纯锂阳极一起工作，从而打破“能量密度瓶颈”。

遗憾的是这项工作并不简单，目前问题主要体现在电池的其它部分可能破裂和被腐蚀。虽然陶瓷足够耐用，但它的物理性质又太脆。

rGo 有助防止电池中陶瓷材料的裂纹扩散（图自：Brown University）

有鉴于此，布朗大学研究团队考虑向其中添加少量石墨烯。但作为一种既坚固又轻巧的奇妙材料，它还具有很高的电导率，因此必须谨慎利用这些属性。

研究作者 Nitin Padture 称：我们希望电解质来传递离子、而不是导电。石墨烯是一种良好的导电体，因此人们可能觉得我们是在导体中放入了导体。

但若我们能够将浓度保持在足够低的水平，就可以阻止石墨烯导电，同时仍然享受到其结构性质上的益处。

据悉，研究团队将一定量的氧化石墨烯（rGo）细小薄片与陶瓷粉末混合，然后加热混合物，以形成陶瓷-石墨烯复合材料。

演示配图：性能改进

通过测试，团队证明了仅陶瓷韧性就可提升两倍，且石墨烯不会干扰这种电解质材料的其它电性能。

Athanasiou 表示：当材料中出现裂纹时，石墨烯薄片可在实际上将断裂的表面维持在一起，因此需要更大的能量才会将之撕开。

作为迄今为止最坚固的人造固体电解质，我们希望通过进一步的研究，以将之投入日常使用的设备中。

有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《材料》（Materials）期刊上。

原标题为《High-Toughness Inorganic Solid Electrolytes via the Use of Reduced Graphene Oxide》。