鉅大LARGE | 點擊量:796次 | 2021年08月13日
可有效抑制鋰離子電池陽極上的枝晶生長的軟固體電解質材料
外媒報道稱,美國勞倫斯·伯克利國家試驗室的科學家們已經研制出了一種新型電解質,有望極大地提升電動汽車的續航里程。通過將鋰離子電池陽極中的石墨材料換成純鋰金屬,其有望在能量密度和充電速度上實現新的沖破。此外由軟質和固態材料制成的新型電解質,能夠有效抑制對電池性能造成嚴重損害的枝晶的生長。
由于具有出色的能量密度,鋰金屬在能源界被寄予了厚望。通過繼續的改善,純鋰金屬電極有望讓電池容量提升至當前的10倍,且極大地縮減充電所需耗費的時間。
不過橫亙在科學家們面前的最大障礙,就是可能嚴重損害電池性能的枝晶。在電池在充放電時,石墨陽極上會形成這種惱人的結構,并最終導致鋰離子電池的斷路失效故障甚至起火。
許多電池研究項目,都將重點放在了要怎么樣抑制這些枝晶的生長上。不過最近,我們已經見到了一些有希望的處理方法。這些措施包括將保護層摻入陽極以戒備枝晶生長,或使用碳納米管支架來達到相同的效果,甚至將膠帶引入混合物中。
好消息是,勞倫斯·伯克利國家試驗室和卡內基梅隆大學的科學家團隊,已經在新型軟固體電解質上得出了新的答案。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
據悉,電解質旨在促使離子在電池兩極之間來回運動。不過在鋰金屬電池上,研究團隊選用了柔軟多孔的聚合物材料,并在微孔中填充納米陶瓷顆粒。
通過X射線成像技術展開長達16小時的觀測,試驗室探測聲明,這種軟、固結合的電解質方法具有很大的優點。在整個探測期間,電極表面都保持得相當平滑。在另一項未使用所謂PIM復合電解質材料的對照組中,研究人員在早期就觀察到了枝晶生長的跡象。展望將來,其希望新技術有助于極大地提升電動交通工具的電池密度。
有關這項研究的詳情,已近發表在近日出版的《自然材料》(NatureMaterials)期刊上。