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科學(xué)家研發(fā)新型電解液:大幅提升鋰金屬電池性能
發(fā)布時(shí)間:2020-06-24 14:25:26
關(guān)鍵詞:動(dòng)力電池鋰電池

6月22日,據(jù)外媒報(bào)道,美國斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)表在《自然-能源》(Nature Energy》上的一項(xiàng)新研究,展示了一種全新的電池電解液技術(shù)如何提高鋰金屬電池的性能。


鋰金屬電池相比鋰離子電池更輕,并且相同的重量下能夠帶來兩倍于鋰離子的能量。因此,鋰金屬電池是一項(xiàng)對(duì)電動(dòng)汽車及其他設(shè)備更有前途的電池技術(shù)。


但鋰枝晶生長是影響鋰金屬電池安全性和穩(wěn)定性的根本問題之一。鋰枝晶的生長會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池在循環(huán)過程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定會(huì),不斷消耗電解液并導(dǎo)致金屬鋰的不可逆沉積,形成死鋰造成低庫倫效率。此外,鋰枝晶的形成甚至還會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部短接,造成電池的熱失控引發(fā)燃燒爆炸。


研究人員表示,電解液是阻止鋰枝晶生長的關(guān)鍵問題,因此我們想利用有機(jī)化學(xué)為這些電池合理設(shè)計(jì)和制造新的、穩(wěn)定的電解質(zhì)。


研究中,研究人員利將商用的普通電解液加入了氟原子,并利用其吸引電子的能力來創(chuàng)建一個(gè)新分子,以使鋰金屬陽極在電解液中發(fā)揮良好的作用。結(jié)果是產(chǎn)生了一種新的合成化合物,簡稱FDMB。氟是鋰電池電解質(zhì)中廣泛使用的元素,因此FDMB可大量制作并且十分便宜。


隨后,研究人員在鋰金屬電池中測試了這種新型電解液。結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)過420次充放電循環(huán)后,實(shí)驗(yàn)電池仍然保持了90%的初始電量。此前,普通的鋰金屬電池大約在30次循環(huán)放電后就不能用了。


此外,研究人員還測量了鋰離子在充放電過程中的庫侖效率(放電效率),在半電池的情況下,庫侖效率為99.52%;在全電池的情況下,庫侖效率為99.98%的。


研究人員表示,該研究為鋰金屬電池的應(yīng)用帶來了希望,也為下一代電動(dòng)汽車的發(fā)展帶來了新的希望。


稿件來源: 快科技
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