日本信州大学采用镁盐电解质抑制锂枝晶生长

日本信州大学（ShinshuUniversity）的研究人员开发了一种抑制锂-硫（Li-S）和锂-空气（Li-air）电池中锂枝晶生长的方法。研究人员利用了最初衬底沉积（substrate-deposited）的镁和随后沉积的锂之间发生的合金化反应，使用重质碳酸镁（三氟甲磺酰基）酰胺[Mg（TFSA）2]作为电解质添加剂来抑制锂枝晶的生长。该论文发表在RSC期刊PhysicalChemistryChemicalPhysics上。

锂金属是一种较为有前途的高能量密度电池负极材料，与传统石墨（LiC6：372mAh/g-1）相比具有更高的理论容量，达3860mAh/g-1，然而，锂金属的使用存在一些安全风险，如锂枝晶的沉积，这些枝晶穿透隔膜会引起内部短路。因此，研究人员探索了多种方法来防止枝晶化，包括使用t3D基质、电解质添加剂和固体电解质等。

在最初锂枝晶形成的情况下，估计在高电场区域中发生的镁离子还原会导致形成锂-镁合金，并由此抑制进一步的形态变化。如果反应可逆地发生，则镁仅溶解并沉积在电解质和基底之间，而且，即使在长期循环中也不消耗镁源，这与SEI形成的电解质添加剂是不同的。

研究人员主要研究了在恒定电位条件下，不同浓度Mg(TFSA)2存在的锂沉积和合金化行为。虽然这种方法可以抑制枝晶的形成，但研究人员发现很难逆转，可逆性在可再充电电池中是必需的。目前，研究人员正在研究其他镁盐类型的优势，并致力于改善与锂相结合的镁盐电化学稳定性，使其更容易逆转。

研究人员希望通过这种电镀技术（platingtechnology）来解决问题，并最终实现紧凑型和高容量的电池。SusumuArai教授表示：“我们的目标是要显著改善锂沉积/溶解的可逆性，并实现至少1000次循环的稳定运行。希望电动汽车电池在充满电的情况下，续航里程可达500公里。”