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韩国科学家打造出超薄锂金属阳极

编译者:guokm发布时间:Jun 10, 2021点击量:12 来源栏目:科研进展

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)”。

Lee 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。

Lee 表示“我们预计,在LMP电极中预先植入锂稳定添加剂将是实现具有高比能量和长循环寿命的大规模锂金属、锂硫和锂空气电池商业化的一个基石”。

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