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给予锂电池适当压力,或有效提升其寿命和安全性能

2021-10-21 10:18
陈述根本
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文|陈根

锂离子电池是目前最为广泛利用的一种电池,其具有能量密度大、自放电率低、电势差高、循环寿命长等优点。锂离子电池已在许多领域实现应用,如手机、电动汽车、卫星、飞船、水下机器人等。

锂电池之所以发展前景如此广阔,是因为其一般利用纯锂金属作为阳极材料,这使得它的储存容量大大提升,是目前使用的石墨的10倍之多。然而锂电池在发展中一直面临着一项难题,那就是随着电池的循环和锂离子与阳极的相互作用,表其面易形成树枝状的晶体突起。

陈根:适当压强,有助延长锂电池寿命

树枝状结晶普遍存在于锂电池的阳极,简要来说主要因为电池在放电与充电的过程中,锂离子可能会不均匀的分布在电极上,进而造成阳极上会开始形成一些像树枝状的的结构,当树枝状的结构越来越长就可能造成电池短路甚至火灾。

在以往的研究中,一些尝试,比如保护阳极的自形成层、建立具有更平滑表面的超薄锂金属阳极、引入更稳定的固体电解质而非液体电解质等,能够在一定程度上抑制枝晶的生长,使锂颗粒的沉积更加整齐并改善设备的稳定性和寿命。但是这些尝试在成本以及技术难度上或多或少还有改进的空间。

近日,加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)的科学家们发现,在循环过程中对锂金属电池施加特定的压力可以有效解决枝晶生长问题。

陈根:适当压强,有助延长锂电池寿命

实验中,科学家们发现锂金属电池由于受到不同压力,会产生不同的枝晶状态。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,几乎没有枝晶生长的空间。

该研究对于锂沉积的操纵和防止枝晶生成十分重要,未来,希望其能够有效提升锂电池寿命和安全性能。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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