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華中農業大學開發新型鋰負極技術 可提高鋰金屬電池的安全性和效率

時間:2022-10-21 10:13來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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       現在,電動汽車和個人便攜式電子產品持續增長,對電池的需求也越來越高。鋰金屬電池具有更高的容量、持久性和安全性,有望替代常用的鋰離子電池。推廣使用鋰金屬電池,需要解決兩個挑戰性問題。首先,這類電池往往會積聚鋰枝晶;第二,電極的體積變化很大。這些問題會導致電池的性能下降,引起安全隱患。據外媒報道,《納米研究》(Nano Research)雜志上發表的一篇論文顯示,研究人員描述了一種利用熱灌注(thermal infusion)開發三維復合鋰負極的技術,可以有效解決鋰沉積和充電循環中的能量損耗問題。
 
       華中農業大學的研究人員曹菲菲教授表示:“鋰金屬電池的能量密度高,有望成為電動汽車的電化學存儲設備。然而,鋰枝晶生長和鋰負極體積變化大的問題,使其實際應用受到影響。探討合適的方法來解決鋰負極存在的問題,具有重要意義,可以提高電池的實用性。”
 
       為了解決這些問題,研究人員創建了3D支架,并向其中注入熔融鋰。確保技術安全性的關鍵在于,使用由雙氧化鎂鋁納米片構成的層體。據介紹,這種材料是親鋰材料,可以吸引鋰生成合金介質。熔融鋰被吸引到納米片上,通過表面張力的作用,被帶到3D支架上。研究人員表示,這種表面張力具有重要意義,可以促進熔融鋰瞬間滲透到3D主體中,形成穩定的3D合鋰負極。
 
       研究人員對使用這項技術開發的電池進行了嚴格的測試。與現有技術相比,這些電池形成了管狀枝晶,但厚度波動僅為3%。相比之下,采用以往的技術,大尺寸電極的增長率為22%。
 
       研究人員還測試了電池的庫化效率或電流效率,以衡量容量和能量損耗。經過100次充電循環,可保持98.6%的效率。相比之下,普通的鋰金屬電池經過23次充電循環,就會出現明顯的能量損耗。
 
       展望未來,研究人員計劃繼續改進鋰金屬電池,以促進這項技術的廣泛應用。曹教授表示:“下一步,我們將用輕質基材來代替厚重的基材,以生成高質量比活性鋰,提高電池的能量密度。研究人員希望制備一種安全性高的復合鋰負極,使電池的能量重量密度達到500 Wh kg-1以上,從而提高市場競爭力。”
 
(責任編輯:子蕊)
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