您可能经历过手机突然没电、充电速度极慢的恐惧。再加上耳机或笔记本电脑在最不方便的时候就会没电。也许您因为巡航范围有限(或价格昂贵)而推迟购买电动汽车。这些电池故障和充电崩溃是由于当今技术提供动力的锂离子电池的缺陷造成的。

但总部位于佛罗里达州立大学的国家高磁场实验室最近的研究正在推进一种新型、更好的电池的研究。研究结果发表在《科学进展》上。

科学家们正在寻求从过去30年为我们的设备提供动力的液体电解质锂离子电池过渡到能够满足下一代电子产品需求的固态系统。固态电池更安全，可以减少电池损坏、短路或过热时发生火灾的可能性。固态电池还提供更高的能量密度和更长的电池寿命。

“现在，也许你注意到你的iPhone或平板电脑在电池耗尽或你必须更换新电池之前确实有一定的时间。理想情况下，对于全固态电池，它们可以持续更长时间，”佛罗里达州立大学博士生EricaTruong说。

但固态电池的一个主要缺点是无法得到更广泛的应用。它们的生产成本昂贵且难以大量生产。

Truong是佛罗里达州立大学化学和生物化学教授Yan-YanHu的研究团队成员，致力于开发可提高性能且具有商业可行性的固态电池系统。

“在这项研究中，我们研究了一种新的固体电解质设计，它可以普遍应用于其他系统，以帮助提高其性能，”Truong说。

电解质是电池中的重要组成部分，充当阴极(或负极端子)和阳极(或正极端子)之间的隔膜。它们促进电极之间的离子移动，使电池能够在连接到电源时充电，或者在连接到手机等设备时供电。

佛罗里达州立大学团队分析了一种由氯化锂和氟化镓制成的有前途的电解质的结构和性能。他们发现了一种可以有效促进固体电解质中离子传输的策略。

利用MagLab的固态核磁共振系统，研究人员详细研究了有助于离子传输的凝胶状电解质的结构特征。调查发现氯和氟以一种称为电荷聚集的形式结合，释放出锂离子。

这意味着快速充电和更长的电池寿命。

Truong说：“电荷聚集现象有助于削弱锂和其他成分之间的键合，因此锂可以更快地移动，更有效地通过电解质。”“这种材料的另一个有趣之处在于它不是纯粹的固体;它更像粘土。”