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突破可以使锂离子电池的能量密度增加一倍
2019年03月14日    阅读量:107    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

锂离子电池可为手机和电动汽车提供动力。当然,消费者希望设备的使用寿命更长,但是由于工程设施的障碍,增加的能量密度已经证明具有挑战性。虽然每隔一段时间就会有一些突破 - 比如宾夕法尼亚州立大学最近的研究,它不仅可以使锂离子电池的能量密度翻倍,而且可以使它们更安全并延长其使用寿命中国机械网okmao.com


更清洁的电极

锂离子电池由负电极上的保护层实现,该保护层由于电解质分解而自形成,该过程称为固体电解质中间相(SEI)。这种所谓的钝化层很重要,因为它提供足够的电子电阻来限制电解质的分解。然而,通过反复使用,该层的生长导致容量衰减并增加电池电阻。


随着时间的推移,针状树枝状晶体在锂电极上生长,从而抑制性能和安全性。


“这就是为什么锂金属电池不会持续更长时间 - 相间增长并且不稳定的原因,”宾夕法尼亚州立大学机械与化学工程教授Donghai Wang在一份声明中表示。“在这个项目中,我们使用聚合物复合材料来创造更好的SEI。”


通过使用反应性聚合物复合物稳定了反应性聚合物复合物,其描绘了锂金属阳极和电解质之间的电化学界面。 图片来源:王东海通过使用反应性聚合物复合物稳定了反应性聚合物复合物,其描绘了锂金属阳极和电解质之间的电化学界面。图片来源:王东海


为了绕过这个障碍,工程师们设计了一种新的SEI--一种由聚合锂盐,氟化锂纳米粒子和氧化石墨烯片组成的反应性聚合物复合材料。该聚合物的许多薄层反应以与锂金属表面形成爪状键合,从而它不与电解质分子反应。这是通过在单个原子和分子的水平上控制锂的表面来实现的。


反应性聚合物还降低了重量和制造成本,进一步增强了锂金属电池的未来。


“通过更稳定的SEI,可以将现有电池的能量密度提高一倍,同时使其寿命更长,更安全,”王说。


该研究发表在Nature Materials杂志上。


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