網站地圖聯系我們English中國科學院
 
  新聞動態
  您現在的位置:首頁>>新聞動態>>領域動態
研究人員發明新涂層與固態復合物電極,提高鋰電池的容量與安全
2019-09-30 | 編輯: | 【 】| | 供稿部門:規劃戰略與信息中心
    

  據外媒8月報道,美國斯坦福大學和SLAC國家加速器實驗室的研究人員發表在《焦耳》雜志上的一項研究指出,他們發明了一種新的涂層,可以使輕量金屬鋰電池安全持久,這將引領下一代電動汽車的誕生。

  在實驗室測試中,涂層顯著延長了電池的壽命,它還通過極大地限制穿透電池正負極之間隔板的析鋰來處理燃燒問題。

  研究人員指出,金屬鋰電池每磅的能量至少比鋰離子電池多三分之一,而且非常輕,因為它們使用輕量鋰作為帶正電荷的一端,而不是更重的石墨。如果金屬鋰電池更可靠,從筆記本電腦到手機,這些便攜式電子產品都能從中受益,但真正的收入來源將是汽車。電動汽車最大的阻力是電池就占據了成本的四分之一,這觸及電動汽車生產成本的核心問題。

  傳統鋰離子電池的容量已經發展到了極限,因此,開發新型電池以滿足現代電子設備的高能量密度要求至關重要。

  斯坦福大學和SLAC的研究小組在一個標準金屬鋰電池的正電荷端(稱為陽極)上測試了它們的涂層,正電荷端通常形成析鋰。最終,他們將特殊涂層的陽極與其他市場上可買到的組件結合起來,創造出一種完全可運行的電池。經過160次循環使用后,他們的金屬鋰電池仍能提供第一次循環時85%的電能。普通的金屬鋰電池在如此多次循環后會大概只能釋放約30%的能量,即使它們不會爆炸,作用也不大了。

  這種新的涂層通過形成一個分子網絡來阻止析鋰的形成,這個網絡可以將帶電的鋰離子均勻地輸送到電極上。它可以防止這些電池發生不必要的化學反應,還可以減少陽極上的化學物質積聚以避免它們破壞電池的供電能力。

  研究小組目前正在改進其涂層設計,以便在更多周期內測試電池及提高容量保持率。

固態復合物電極

  頂級學術期刊《Matter》8月刊登中國科學技術大學的馬騁教授和他的合作者最新成果。該成果提出一種新策略,可以有效解決下一代固態鋰電池中電極材料和固態電解質接觸差這一關鍵問題,合成出的固態復合物電極展現出優異的容量和倍率性能。

  當前主流鋰電池使用液態電解質,存在起火等安全隱患,且特定體積內能夠儲存的能量有限,但能解決這些問題的下一代固態鋰電池仍存在很多尚未攻克的難題。用固態電解質替換傳統鋰離子電池中的有機液態電解質可以極大緩解安全問題,且有望突破能量密度的“玻璃天花板”。然而,主流電極材料也是固態物質,由于兩種固態物質之間的接觸幾乎不可能像固-液接觸那樣充分,目前使用固態電解質的電池難以實現良好的電極-電解質接觸,電池整體性能也并不令人滿意。

  馬騁團隊及其合作者通過對一種經典鈣鈦礦結構的固態電解質中的雜質相進行原子級觀測,雖然雜質和固態電解質結構迥異,研究者卻觀察到他們的原子在界面處能以相互外延的形式排布。經過一系列細致的結構和化學分析,研究者發現這一雜質相和高容量的富鋰層狀物電極結構相同。

  利用觀察結果,研究者將成分和鈣鈦礦固態電解質相同的非晶粉末在富鋰層狀物顆粒的表面做成結晶,成功地在新復合物電極中實現兩種固態材料間充分、緊密的接觸。解決了電極-電解質接觸問題,這種固-固復合物電極的倍率性能可以和固-液復合物電極相媲美。更重要的是,研究者還發現這種外延的固-固接觸可以容忍很大的晶格錯配,因此他們提出的策略可適用于多種鈣鈦礦固態電解質和層狀電極。

 

  編輯:規劃戰略與信息中心 圖書館 

  信息來源: https://www.china5e.com/news/news-1069466-1.htmlhttps://www.china5e.com/news/news-1069453-1.html

 

 
  評 論

2006 - 2018 中國科學院 版權所有 京ICP備05002857號/魯ICP備12003199號-2 京公網安備110402500047號?
地址:山東省青島市嶗山區松嶺路189號 郵編:266101 Email:[email protected]

吉林快三一定牛基本走势