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新型自组装化学层可防止锂金属电池因枝晶生长而失效

日期:2020-08-27    来源:cnBeta

国际新能源网

2020
08/27
09:04
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关键词: 锂电池 锂金属电池 电解质

宾夕法尼亚大学的一支研究团队表示,其开发的一种将锂金属掺入阳极的技术,有望将锂电池的能量密度提升到全新的水平。其最大的特点,就是可以借助“自组装层”来解决困扰研究人员已久的一个问题 —— 帮助锂金属电池保持正常的工作。此外通过将铜和石墨换成纯锂阳极,不仅能够催生 10 被容量的电池、还可极大地改善充电速度。

(图自:PSU)

当电池在快速充放电、或寒冷条件下使用时,便有可能在阳极上形成可能导致内部短路、甚至起火报废的枝晶。

宾夕法尼亚州立大学机械工程学系的王东海教授表示:“锂金属电池是继锂离子电池之后的下一代产品,其采用了纯锂阳极,具有较高的能量密度,但也存在枝晶生长、效率低下、以及循环寿命短等问题”。

此前已有研究团队想到用纳米管薄膜等方案来克服枝晶问题,但王教授带领的研究团队选择了不同的方向 —— 开发一种可并入电池的保护层,以保护锂金属的使用寿命。

据悉,新电池架构主要引入了沉积在铜薄膜上的电化学活性分子“自组装层”,能够有效避免锂电池中枝晶的生成。

电池充电后,锂会与沉积的铜薄膜上的电化学活性分子层接触,从而启动一个过程,让部分锂在顶部分别并重新形成,以保护其免受枝晶的影响。

王教授指出,这套方案的关键,就是对化学分子进行调节,以使之能够在表面上自组装。它可在充电时提供良好的固体电解质界面,为锂阳极提供保护。

测试表明,新型电池可在数百个充电周期内保持其功能。而自组装的特性,使之能够在分解后又自发重整。

相信通过进一步的工作,其有望为电动汽车、无人机、以及一些用于低温水下等环境中的设备提供长期可靠的动力。

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