2019-08-27 01:11:02
新涂层使锂金属电池更接近现实

对可充电锂金属电池的希望已经恢复 - 这是一个潜在的电池巨头,由于其短暂的预期寿命和偶尔的火热消亡而降级到实验室几十年,而其可再充电的兄弟锂离子电池现在每年飙升超过300亿美元。

新型涂层可使轻质锂金属电池安全耐用,为下一代电动汽车的发展带来福音。

斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的一组研究人员发明了一种能够克服电池缺陷的涂层,在8月26日发表于Joule的论文中有所描述。

在实验室测试中,涂层显着延长了电池的使用寿命。它还通过大大限制刺穿电池正极和负极之间的隔板的微小针状结构(或枝晶)来处理燃烧问题。除了破坏电池外,枝晶还会在电池的易燃液体中产生短路。锂离子电池偶尔会出现同样的问题,但迄今为止,树枝状晶体已成为锂金属可充电电池的非启动器。

“我们正在解决锂金属电池的问题,”该论文的高级作者,化学工程教授Zhenan Bao和SLAC的材料科学与工程和光子科学教授Yi Cui说。鲍补充说,枝晶已经阻止锂金属电池被用于下一代电动汽车。

承诺

锂离子电池可以保持每磅至少三分之一的功率,并且由于它们使用轻质锂作为带正电的末端而不是较重的石墨,所以锂金属电池的重量要小得多。如果它们更可靠,这些电池可以使便携式电子产品从笔记本电脑到手机受益,但真正的付费污垢,崔说,将用于汽车。对电动汽车的最大拖累是他们的电池消耗了大约四分之一的能量。这触及了EV范围和成本的核心。

“传统锂离子电池的容量几乎已经发展到最大程度,”斯坦福大学博士说。学生David Mackanic,该研究的共同主要作者。 “因此,开发新型电池以满足现代电子设备的激进能量密度要求至关重要。”

斯坦福大学和SLAC的团队测试了他们的涂层在带正电的末端 - 称为阳极 - 标准锂金属电池,这是树枝状晶体通常形成的地方。最终,他们将特殊涂层阳极与其他商用组件结合在一起,形成一个完全可操作的电池。经过160次循环后,他们的锂金属电池仍然提供了他们在第一个周期中所做功率的85%。经过多次循环后,常规锂金属电池可提供约30%的电量,即使它们不爆炸也几乎无用。

新涂层通过形成分子网络来防止枝晶形成,所述分子网络将带电的锂离子均匀地递送到电极。它可以防止这些电池典型的不必要的化学反应,还可以减少阳极上的化学物质积聚,从而迅速破坏电池的供电能力。

“我们的新涂层设计使锂金属电池稳定并有望进一步发展,”另一位联合主要作者,斯坦福大学博士说。学生Yu瑜。

该集团现在正在改进其涂层设计,以提高容量保持率并在更多循环中测试电池。

“虽然在电动汽车中使用可能是最终目标,”崔说,“商业化可能会从消费电子产品开始,首先展示电池的安全性。”

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