锂金属电池失效的主要原因在于非活性锂-米乐体育
发布时间:2021-09-09
本文摘要:SMM网讯:据报导,加州大学圣地亚哥分校(UCSD)领导的研究小组找到,锂金属电池过热的根本原因在于:在电池放电过程中,少量的金属锂沉积物在从负极表面开裂并被吞噬,变为无法再行用于的死或非活性锂。

SMM网讯:据报导,加州大学圣地亚哥分校(UCSD)领导的研究小组找到,锂金属电池过热的根本原因在于:在电池放电过程中,少量的金属锂沉积物在从负极表面开裂并被吞噬,变为无法再行用于的死或非活性锂。这一找到挑战传统观点,即锂金属电池过热是因为锂负极和电解质之间构成的固态电解质界面膜(SEI)。研究人员研发一种技术,测量负极上非活性锂的数量,并研究其微纳米结构,从而得出结论这一结论。这在电池研究领域尚属首次。

这些找到或将为构建可充电锂金属电池商业化铺平道路。锂金属电池(由锂金属做成负极)是下一代电池技术的最重要组成部分,其能量密度是目前锂离子电池(一般来说使用石墨负极)的两倍。因此,使用寿命更长,重量更加重,有可能使电动汽车的续航里程增加一倍。

但是,锂金属电池不存在一个最重要问题,那就是库仑效率较低,电池可循环次数受限。这是因为在循环过程中,电池中存储的活性锂和电解质被消耗只剩。

长期以来,电池研究人员仍然猜测,这是由于负极和电解质之间构成的液体电解质界面膜(SEI)导致的。但是,加州大学圣地亚哥分校的纳米工程学教授、主要研究人员Y. Shirley Meng回应,尽管研究人员早已研发出有各种掌控和平稳SEI层的方法,依然无法彻底解决这一问题。这些电池依然不会过热,因为电池中正在构成大量非活性锂。

所以,应当还有一个最重要的方面被忽视了。研究人员找到,锂金属电池过热的罪魁祸首是锂金属沉积。

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当电池静电时,锂金属沉积从负极开裂,然后受困在SEI层,丧失与负极的电相连,变为无法参予电池循环的非活性锂。这些被吞噬的锂大大降低了电池的库仑效率。研究人员发明者一种方法,测量有多少并未反应的金属锂作为非活性锂受困,从而确认电池过热原因。

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他们往密封的烧瓶中煮沸,瓶中所含在半电池循环中构成的非活性锂样品。所有并未反应的金属锂都会与水再次发生化学反应产生氢气。

通过测量产生了多少气体,研究人员可以计算出来出有受困金属锂的数量。非活性锂还包括另一种成分:锂离子,这也是SEI层的组成部分。可从非活性锂总量中乘以并未反应的锂金属量,来计算出来它们的数量。

在对金属锂半电池的测试中,研究人员找到并未反应的金属锂所谓活性锂的主要成分。随着它的构成,库仑效率渐渐减少。与此同时,SEI层的锂离子含量始终保持在较低水平。

在八种有所不同的电解质中,可以仔细观察到这些结果。这一找到很最重要。借此可以显现出,锂金属电池的主要过热产物是未反应的金属锂,而不是SEI,研究人员Fang说道,通过这种方法来分析活性锂的两种成分,能超过超高精度,得出结论有一点信赖的结果。

这是其他密切相关工具无法做的。从化学性质的角度,金属锂具备侵略性,因此,这项任务极具挑战性。金属锂不会同时再次发生许多有所不同类型的宿主反应,完全无法将各种非活性锂区分出去。

美国陆军研究实验室的研究员Kang Xu回应,这项研究带给的先进设备方法,可获取十分强劲的工具,以准确可信的方式做这一点。Xu所在实验室的团队为此项研究获取先进设备的电解液配方。研究人员期望他们的方法需要沦为评估锂金属电池效率的新标准。


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