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科学家为锂金属电池中使用的锂金属阳极设计电解质
2022年10月09日    新闻来源:中国机器人网 vrovro.com    |  投稿

随着电动汽车需求的增长,对高安全性、长寿命电池的需求也在增加。然而,电动汽车对高能量密度电池的需求超过了当前锂离子电池的能力。科学家正在寻求开发以锂金属为阳极的锂金属电池,因为这些电池具有更高的充电容量中国机器人网vrovro.com。然而,锂金属电池存在安全问题,因为树枝晶鈥攕picky,金属微结构鈥攆充电过程中的orm。

一组中国研究人员着手解决锂树枝晶形成的问题,并建造高安全、长寿命的锂金属电池。该团队成功地设计了一种抑制树枝晶形成的电解质。这种电解液在锂金属电池中具有优异的性能,并为建造高安全、长寿命锂金属电池的研究提供解决方案。


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该团队的发现发表在《纳米研究》杂志上。

虽然锂金属阳极在高能蓄电池中具有巨大潜力,但不可控的锂树枝晶增长引起了人们的极大关注。当锂离子移动并转化到锂金属表面上的一个特定位置时,会发生枝晶生长。树枝状晶导致电池循环效率低下,是一个严重的安全问题。

该团队结合了传统电解质和高浓度电解质的优点,解决了树枝晶问题。高浓度电解液克服了传统电解液的一些缺点,在下一代电池中具有很好的应用前景。

该团队研制的电解液在锂金属电池中具有优异的电化学性能,并抑制树枝晶的形成。天津大学教授杨春鹏表示:“其独特的结构不仅促进了电极表面离子的均匀转化,还确保了电解质中离子的快速移动。”。

研究人员通过运行数值模拟来研究负电荷涂层对界面高浓度电解质的诱导作用。然后,作为一种概念验证材料,研究人员将表面带负电荷的掺氮和掺氧碳纳米片涂上泡沫镍,以制作电极。

带正电的锂离子集中在涂有镍的掺氮和掺氧碳电极附近。锂离子的这种浓度促进了电极上的电荷转移反应,有助于实现出色的电化学循环性能。研究人员对电极进行了半电池和全电池测试,结果很好。他们的电极比其他基于纯泡沫镍的电极性能好得多。

杨说:“这为抑制锂树枝晶提供了一个简单的原理,同时考虑到传统电解质和高浓度电解质对于稳定锂金属阳极的优点,这可能应用于实际金属电池的其他基底。”。

除了在电极上涂敷表面带负电荷的材料以引导界面高浓度电解质的形成外,该团队还计划寻找其他方法来获得这种独特的电解质结构,作为实现高性能电池的手段。

研究人员希望通过系统优化电池组件,实现高能量密度、高安全性和长寿命锂金属电池的商业应用。杨说:“我们的研究结果可以扩展到更多的金属电池系统,如钠、锌和镁金属电池,这将有助于实现大规模储能以实现可持续能源供应。”

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