钜大LARGE | 点击量:896次 | 2020年09月02日
可有效抑制锂电池阳极上的枝晶生长的软固体电解质材料
外媒报道称,美国劳伦斯·伯克利国家实验室的科学家们已经研制出了一种新型电解质,有望极大地提升电动汽车的续航里程。通过将锂电池阳极中的石墨材料换成纯锂金属,其有望在能量密度和充电速度上实现新的突破。此外由软质和固态材料制成的新型电解质,能够有效抑制对电池性能造成严重损害的枝晶的生长。
由于具有出色的能量密度,锂金属在能源界被寄予了厚望。通过持续的改善,纯锂金属电极有望让电池容量提升至当前的10倍,且极大地缩减充电所需耗费的时间。
不过横亘在科学家们面前的最大障碍,就是可能严重损害电池性能的枝晶。在电池在充放电时,石墨阳极上会形成这种恼人的结构,并最终导致锂电池的断路失效故障甚至起火。
许多电池研究项目,都将重点放在了如何抑制这些枝晶的生长上。不过最近,我们已经见到了一些有希望的解决方案。这些措施包括将保护层掺入阳极以防止枝晶生长,或使用碳纳米管支架来达到相同的效果,甚至将胶带引入混合物中。
好消息是,劳伦斯·伯克利国家实验室和卡内基梅隆大学的科学家团队,已经在新型软固体电解质上得出了新的答案。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
据悉,电解质旨在促进离子在电池两极之间来回运动。不过在锂金属电池上,研究团队选用了柔软多孔的聚合物材料,并在微孔中填充纳米陶瓷颗粒。
通过X射线成像技术展开长达16小时的观测,实验室测试表明,这种软、固结合的电解质方案具有很大的优势。在整个测试期间,电极表面都保持得相当平滑。在另一项未使用所谓PIM复合电解质材料的对照组中,研究人员在早期就观察到了枝晶生长的迹象。展望未来,其希望新技术有助于极大地提升电动交通工具的电池密度。
有关这项研究的详情,已近发表在近日出版的《自然材料》(NatureMaterials)期刊上。