钜大LARGE | 点击量：292次 | 2023年07月11日
超薄锂离子电池可延长电池寿命 为其商业化铺平了道路
包含锂阳极的锂金属电池由于其理论容量高而在取代传统锂离子电池方面具有很大希望，但由于不良的副反应而导致循环性能不佳。
现在，韩国研究人员已经解决了预先植入氮化锂(LN-LMP)的工程锂金属粉末的问题，报告称基于LN-LMP的电极具有出色的循环性能，并为其商业化铺平了道路。
左起顺时针方向：YongMinLee教授、HongkyungLee教授和博士。来自韩国DGIST能源科学与工程系的学生DaheeJin与合作者一起，为他们的电池设计了一种预先植入LiNO3的锂粉末阳极。（图片：DGIST）
我们的生活受到各种形状和形式的电子产品的支配。反过来，电子产品受电池控制。然而，广泛用于电子设备的传统锂离子电池(LIB)正在失宠，因为研究人员开始将锂金属电池(LMB)视为一种优越的替代品，因为它们的能量密度非常高，超过了LIB数量级！主要区别在于负极材料的选择：LIBs使用石墨，而LMBs使用锂金属。
然而，这样的选择也带来了挑战。其中最突出的是在循环过程中锂阳极表面形成针状结构，称为“枝晶”，往往会刺穿阳极和阴极之间的屏障，导致短路，从而导致安全问题。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
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%
锂枝晶的形成很大程度上取决于锂负极的表面性质。因此，LMB的一个关键策略是在锂表面建立一个高效的固体电解质界面(SEI)，韩国大邱庆北科学技术学院(DGIST)专门研究电池的YongMinLee教授解释说。
因此，研究人员探索了多种策略，从2D界面工程到3D锂负极架构。在每种情况下，解决一个问题只是让位于另一个问题。然而，一种基于锂金属粉末(LMP)复合电极的新方法有望脱颖而出。
LMP的吸引力在于它们的球形形状，这导致更高的表面积，以及易于厚度可调，允许更宽和更薄的电极。然而，LMP使用的问题仍然存在，例如由于其不平坦表面的固有性质导致的形态失败。
现在，在AdvancedEnergyMaterials上发表的一项新研究（“RobustCyclingofUltrathinLiMetalEnabledbyNitrate-PreplantedLiPowderComposite”）中，李博士与来自韩国的研究人员一起采用了一种新方法，其中预植入锂金属在电极制造过程中将LiNO3加入到LMP本身，使它们能够制造约150毫米宽和20微米厚的电极，库仑效率为96%。
将LiNO3添加到LMP中完成了两件事：它在LMP表面诱导了均匀的富含N的SEI，并且随着LiNO3稳定地释放到电解质中，导致其在长时间循环中持续稳定。事实上，带有LiNO3预植入LMP(LN-LMP)的LMB表现出出色的循环性能，在450次循环中容量保持率为87%，甚至优于添加LiNO3电解质的电池。
李教授对这些发现感到兴奋，并谈到了它们的实际影响。我们预计，在LMP电极中预先植入锂稳定添加剂将成为具有高比能量和长循环寿命的大规模锂金属、锂硫和锂空气电池商业化的垫脚石，他说。
