为了研制一种可充电电池,使电动汽车一次充电可以行驶数百英里,科学家们努力用锂金属阳极取代目前电动汽车电池中使用的石墨阳极。虽然锂金属可以将电动汽车的行驶里程延长30 - 50%,但由于锂枝晶——在多次充放电循环过程中在锂阳极上形成的微小的树状缺陷,它也缩短了电池的使用寿命。树突如果与阴极接触,也会使电池中的电池短路。

几十年来,研究人员一直认为坚硬的固体电解质,比如那些由陶瓷制成的电解质,在阻止树突通过细胞方面效果最好。但这种方法的问题是,它并没有在一开始就阻止树突的形成或成核,就像汽车挡风玻璃上的微小裂缝最终会扩散一样。

研究人员开发了一种新的柔软固体电解质 - 由聚合物和陶瓷制成 - 在这种早期成核阶段抑制树突,然后在它们传播并使电池发生故障之前。

固态储能技术,如使用固体电极和固体电解质的固态锂金属电池,可以提供高能量密度与优异的安全性相结合,但该技术必须克服多样化的材料和加工挑战。新的Dendrite抑制技术可以使电池制造商能够生产更安全的锂金属电池,具有高能量密度和长循环寿命。用新电解液制造的锂金属电池也可用于电动电动机。

柔软的固体电解质设计的关键是使用孔填充纳米化陶瓷颗粒的固有孔隙度(PIMS)的软聚合物。由于电解质仍然是柔性,柔软,固体的材料,因此电池制造商将能够用电解质制造锂箔的辊,作为阳极和电池隔板之间的层压材料。锂电极子组件(LESAS)是传统石墨阳极的吸引力替代品,允许电池制造商使用现有的装配线。

为了证明新的PIM复合电解质的树突抑制特征,研究人员在锂金属和电解质之间产生了3D图像,以在高电流下可视化镀锂和剥离长达16小时。当存在新的PIM复合电解质时,观察到锂的持续平滑的锂生长,而在其缺失的同时,该界面显示了树突生长的早期阶段的迹象。这些和其他数据确认了锂金属电沉积的新物理模型的预测。

有关更多信息,请联系Theresa Duque此电子邮件地址受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用Javascript来查看它。;510-424-2866。


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本文首次发表于2020年10月号yabovip16.com杂志。

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