康奈尔大学研究发现给锂电池“加盐”后可显著延长其使用寿命

cnbeta网站 综合报道

用盐来腌制并延长肉类的保存期限,已经有很长一段历史。但现在,康奈尔大学的研究人员又发现——给锂基电池的阳极添加某些“盐”的话,还可以大幅延长其使用寿命——因为此举能极大地缓解电池在长久使用后所存在的退化问题。这项发现可适用于其它基于金属的化学应用,比如更轻和更节能的致密型锂硫电池,并且有望于3年后投入商业化应用。

研究发现:给锂电池“加盐”后可显著延长其使用寿命

在刚被制造出来的时候,一枚基于金属的电池的阳极材料是被尽可能均匀地沉积着的。但在经过一次次的充放电循环后,有害的微小晶体“树突”(dendrites)会逐渐积累,并对电池造成危害。

“树突”可导致电极表面上产生内部短路并引发电池过热,假如失控,还会导致潜在的危险。更可怕的是,如果热量将晶体本身给融化了,就会产生“孤立区域”,长此以往,电池的容量就会因为金属区域的电路断开而逐渐减少。

尽管有许多研究人员投入了“树突”(枝晶)生长方面的研究——这是许多金属电池(包括锂电池)都会面临的问题——但却无法彻底“根除”这一现象。

研究发现:给锂电池“加盐”后可显著延长其使用寿命

好消息是,由康奈尔大学Lynden Archer教授所带领的一个研究小组,已经采取一种全新的方法,并且能够阻止这些有害晶体的生长。

在检视了沉积过程中的化学稳定性之后,科学家们决定在电解质中添加卤盐。正如预期的那样,它能够非常有效地防止枝晶在锂电池阳极纳米涂层上的生成。

据研究人员介绍,这项发现使得电池的循环使用寿命可被极大地延长。此外,该方法也适用于采用其它化学组成的电池电极。

研究发现:给锂电池“加盐”后可显著延长其使用寿命

Archer教授说到:“我们的研究结果表明,如果不及时处理,树突的生长会造成锂电池在65个小时的连续充放电循环后出现故障”。

“但在向电解质中添加了卤化物盐之后,其寿命被增加到了1800个小时(约25倍)到无限,特别是配合纳米多孔分隔符之后”。

这项测试是在室温和更高的电流密度下完成的(与用于评估陶瓷或聚合物电解质相比),这使得其结果更加令人印象深刻。

有关这项研究的详细内容,已经发表在最新一期的《自然材料》(Nature Materials)杂志上,

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