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電池研究取得突破性進展:科學家打造出超薄鋰金屬陽極
發布時間:2021-06-03     作者:   來源:cnBeta.COM   分享到:

  韓國的科學家們在電池研究方面取得了突破性進展,有助于突破能源存儲的一個關鍵瓶頸。鋰金屬電池架構是極有前途的電池方向,其容量是當今傳統鋰電池的 10 倍,而最新研究克服了鋰金屬電池商業化進程中的一個重要技術難題。

  鋰金屬電池之所以有如此大的前景,是因為純鋰金屬的能量密度非常好??茖W家希望使用該材料取代現有鋰電池中陽極所用的石墨,不過想要將其商業化需要解決很多復雜問題。其中一個關鍵問題就是和枝晶(dendrites)有關,在電池長時間使用后會在電池陽極表面形成。這些枝晶會刺穿陽極并迅速導致電池短路、失效甚至是起火。

  因此,這一領域的許多研究集中在防止樹枝狀物的形成,我們已經看到了一些有希望的和創造性的解決方案。其中許多側重于在陽極和電池的電解液之間形成一個保護界面,該界面在循環時在電極之間來回攜帶電荷。

  研究作者、韓國大邱慶北科技學院(DGIST)的李永民(Yong Min Lee)教授說:“鋰枝晶的形成在很大程度上取決于鋰陽極的表面性質。因此,LMB(鋰金屬電池)的一個關鍵戰略是在鋰表面建立一個有效的固體電解質界面(SEI)”。

  Lee 和他的同事通過使用金屬鋰粉作為起點來解決這個問題,這創造了更高的表面積,并能夠創建薄而寬的電極。然而,這種技術的一個缺點是表面的不均勻性,這再次導致電池的失敗。隨后 DGIST 的科學家們發現,解決方案的可能性在于在鋰粉中添加硝酸鋰。

  在制造過程中預先植入這種化合物,使該團隊能夠創造出超薄的鋰金屬陽極,并在表面形成光滑和均勻的界面層。事實證明,這使電池在450次充電循環中保持穩定,其中它保留了87%的容量,并表現出96%的庫倫效率。

  Lee 表示“我們預計,在LMP電極中預先植入鋰穩定添加劑將是實現具有高比能量和長循環壽命的大規模鋰金屬、鋰硫和鋰空氣電池商業化的一個基石”。


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