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韩国科学家打造出超薄锂金属阳极

2021-06-08 14:53:56 中国航空报 逸文

韩国的科学家们在电池研究方面取得了突破性进展,有助于突破能源存储的一个关键瓶颈。锂金属电池架构是极有前途的电池方向,其容量是当今传统锂电池的10倍,而最新研究克服了锂金属电池商业化进程中的一个重要技术难题。

锂金属电池之所以有如此大的前景,是因为纯锂金属的能量密度非常好。科学家希望使用该材料取代现有锂电池中阳极所用的石墨,不过想要将其商业化需要解决很多复杂问题。其中一个关键问题就是和枝晶(dendrites)有关,在电池长时间使用后会在电池阳极表面形成。这些枝晶会刺穿阳极并迅速导致电池短路、失效甚至是起火。

因此,这一领域的许多研究集中在防止树枝状物的形成,我们已经看到了一些有希望的和创造性的解决方案。其中许多侧重于在阳极和电池的电解液之间形成一个保护界面,该界面在循环时在电极之间来回携带电荷。

研究作者、韩国大邱庆北科技学院(DGIST)的李永民(Yong Min Lee)教授说:“锂枝晶的形成在很大程度上取决于锂阳极的表面性质。因此,LMB(锂金属电池)的一个关键战略是在锂表面建立一个有效的固体电解质界面(SEI)。”

李永民和他的同事通过使用金属锂粉作为起点来解决这个问题,这创造了更高的表面积,并能够创建薄而宽的电极。然而,这种技术的一个缺点是表面的不均匀性,这再次导致电池的失败。随后DGIST的科学家们发现,解决方案的可能性在于在锂粉中添加硝酸锂。

在制造过程中预先植入这种化合物,使该团队能够创造出超薄的锂金属阳极,并在表面形成光滑和均匀的界面层。事实证明,这使电池在450次充电循环中保持稳定,其中它保留了87%的容量,并表现出96%的库伦效率。 

责任编辑:助理编辑