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枝晶成锂金属电池发展关键阻碍?研究发现:施加一些压力即可解决
财联社 黄君芝
2021-10-21 星期四
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根据最新研究,在350千帕斯卡(约3.5个大气压)的压力下,锂会被沉积成整齐的柱状,中间没有任何孔隙,几乎没有形成枝晶的空间。
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财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,锂金属电池是比当今普遍使用的锂离子架构的更有前途的替代品之一,具有容纳数倍能量的潜力。近期,材料科学家又朝这个未来迈出了一步,他们展示了在循环过程中对锂金属电池施加“恰到好处”的压力,可以防止枝晶的生长,进而保护电池。

锂金属电池之所以有如此大的前景,是因为它们寻求使用纯锂金属作为负极材料,这种材料所能储存的能量是现在使用的石墨的10倍。然而,阻碍这项技术发展的问题是,当电池循环时,锂离子与阳极相互作用,它们会在表面形成枝晶。这些枝晶会导致电池短路和起火,并迅速导致电池失效。

因此,该领域的很多研究都集中在防止枝晶生长上。当前,一些有希望的进展包括:保护阳极的自形成层,建造表面更光滑的超薄锂金属阳极,或引入更稳定的固体电解质而不是液体电解质等等。

之前的研究还表明,在循环过程中对锂金属电池施加压力会阻碍树枝晶的生长,使锂粒子更整齐地沉积,并提高设备的稳定性和寿命。加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)的科学家们开始探索这种现象,并试图确定什么样的压力水平能带来最好的结果。

他们的研究包括观察锂金属电池在操作过程中受到不同压力时的形态。在较低的压力下,沉积的锂呈现出多孔和无序的性质,为枝晶的生长留下了足够的空间。

然而,在350千帕斯卡(约3.5个大气压)的更高压力下,锂被沉积成整齐的柱状,中间没有任何孔隙,几乎没有形成枝晶的空间。这项研究结果已经被发表在了《自然能源》杂志上。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程系教授、该研究的论文资深作者Shirley Meng表示:“我们不仅回答了这个科学问题,而且还确定了所需的最佳压力,另外我们还提出了新的测试方案以获得最大的LMB(锂金属电池)性能。”

这种对锂沉积的操纵和对枝晶的预防将是锂金属电池的关键,但通过这种高压方法来实现这一点,需要重新思考它们是如何组合在一起的。科学家们指出,生产设施将需要重新调整以生产这样的电池,但有了这些有希望的结果,他们现在可以开始探索各种可能性。

特别声明:文章内容仅供参考,不构成投资建议。投资者据此操作风险自担。
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