鉅大LARGE | 點擊量:907次 | 2020年09月02日
可有效抑制鋰電池陽極上的枝晶生長的軟固體電解質(zhì)材料
外媒報道稱,美國勞倫斯·伯克利國家實驗室的科學(xué)家們已經(jīng)研制出了一種新型電解質(zhì),有望極大地提升電動汽車的續(xù)航里程。通過將鋰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(xiàn)新的突破。此外由軟質(zhì)和固態(tài)材料制成的新型電解質(zhì),能夠有效抑制對電池性能造成嚴(yán)重?fù)p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。通過持續(xù)的改善,純鋰金屬電極有望讓電池容量提升至當(dāng)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(xué)家們面前的最大障礙,就是可能嚴(yán)重?fù)p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(jié)構(gòu),并最終導(dǎo)致鋰電池的斷路失效故障甚至起火。
許多電池研究項目,都將重點放在了如何抑制這些枝晶的生長上。不過最近,我們已經(jīng)見到了一些有希望的解決方案。這些措施包括將保護層摻入陽極以防止枝晶生長,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·伯克利國家實驗室和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的科學(xué)家團隊,已經(jīng)在新型軟固體電解質(zhì)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(jù)悉,電解質(zhì)旨在促進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(shù)展開長達16小時的觀測,實驗室測試表明,這種軟、固結(jié)合的電解質(zhì)方案具有很大的優(yōu)勢。在整個測試期間,電極表面都保持得相當(dāng)平滑。在另一項未使用所謂PIM復(fù)合電解質(zhì)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。展望未來,其希望新技術(shù)有助于極大地提升電動交通工具的電池密度。
有關(guān)這項研究的詳情,已近發(fā)表在近日出版的《自然材料》(NatureMaterials)期刊上。