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Allbet电脑版下载:研究职员研发出新型二维电池隔膜 可使锂金属电池寿命翻倍

admin2021-11-2675

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盖世汽车讯 传统锂离子电池的能量密度正不停靠近饱和点,因此无法知足未来电动汽车等应用的需求。与锂离子电池相比,单元重量的锂金属电池可提供两倍的能量。但锂金属电池应用存在一个较大问题,其锂金属阳极上会形成锂枝晶。这是一种很小的针状结构,形状与石窟窿中的石笋类似。这些枝状晶体会不停生长,直到刺穿隔膜,从而导致电池短路,最终损坏电池。

(图片泉源:耶拿弗里德里希席勒大学)

多年来,全球的专家一直在寻找解决此问题的方式。据外媒报道,克日,耶拿弗里德里希席勒大学(Friedrich Schiller University in Jena)的科学家与波士顿大学(BU)和韦恩州立大学(WSU)的同事乐成阻止了锂金属电池中枝晶的形成,将该电池的寿命延伸了一倍以上。

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在电荷转移历程中,锂离子在阳极和阴极之间往返移动。每当它们获得一个电子时,它们就会沉积一个锂原子,而这些原子就会在阳极上蕴蓄。在蕴蓄处,晶体外面会三维生长,从而形成枝晶。该隔膜的孔隙会影响支晶成核。若是离子传输更平均则可以阻止枝晶成核。

耶拿大学的Andrey Turchanin教授注释说:“这也是为什么我们将极薄的碳制二维膜应用于隔膜中。碳制二维膜的孔径小于1纳米,小于临界核尺寸,因此可以防止枝晶成核。锂不再形成树枝状结构,而是作为滑腻的薄膜沉积在阳极上。”这样做不仅不会损坏隔膜,且不会影响电池功效。

耶拿大学Antony Geore博士称:“为了对该方式举行测试,我们对装有夹杂隔膜的测试电池举行多次充电。效果发现,纵然经由数百次充电和放电循环,也没有检测到任何树枝状生长。”

WSU的副教授Leela Mohana Reddy Arava示意:“新方式的要害创新在于无需改变当前电池的生产历程,仅通过超薄膜就可稳固电极/电解质界面。而界面稳固性是提高电化学系统性能和平安性的要害。”

与现代电动汽车(EV)电池一致重量/体积下,高能量密度电池延伸了EV的续航里程,并使便携式电子装备在一次充电后的续航时间更长。WSU研究生Sathish Rajendran示意:“与电池其他组件相比,隔膜受到的关注最少,但隔膜上纳米厚的二维膜在影响着电池的寿命。”

研究团队信托此次发现可能会带来新一代锂电池,因此申请了专利。下一步他们将研究若何把二维膜应用整合到生产历程中。此外,研究职员还希望将这一发现应用于其他类型的电池。

网友评论

4条评论
  • 2021-11-26 00:05:53

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