?日本信州大學(Shinshu University)研發了抑制鋰硫電池及鋰空氣電池內鋰枝晶增生的新方法。研究團隊將重質碳酸鎂(magnesium bis)(三氟甲磺酰基,trifluoromethanesulfonyl)用作電解液添加劑(electrolyte additive),使沉積的鎂與隨后積聚的鋰發生合金化反應(alloying reaction)。

據外媒報道,日本信州大學研發了抑制鋰硫電池及鋰空氣電池內鋰枝晶增生的新方法。研究團隊將重質碳酸鎂(三氟甲磺酰基)用作電解液添加劑,使沉積的鎂與隨后積聚的鋰發生合金化反應(alloying reaction)。但研究人員卻發現,難以發生可逆反應,而這對于可充電電池而言,無疑是非常重要的前提條件之一。研究人員正在研究其他鎂鹽,并致力于提升鎂鹽與鋰金屬的電化學穩定性,從而使可逆反應的發生更容易些。研究人員希望利用電鍍技術來解決上述難題,并最終研發一款緊湊型大容量鋰電池。

相較于傳統的石墨材料(LiC6: 372 mAh/g)而言,鋰金屬是一款極具前景的高能量密度電池負極材料,因為其理論容量(theoretical capacity)高達3860 mAh/g。然而,鋰金屬的應用也存在諸多安全風險,容易生成鋰晶枝,滲入蓄電池隔板(separator),引起電池內部短路。為此,研發人員采用了諸多方法,用于預防鋰晶枝的出現,包括:采用t3D matric基材、電解液添加劑及利用固態電極。

添加鎂鹽抑制鋰晶枝生成的示意圖:

日本信州大學采用鎂鹽抑制鋰晶枝 欲用電鍍技術攻克難題

黑科技,前瞻技術,信州大學鋰晶枝抑制,信州大學重質碳酸鎂,鎂鹽電池鋰晶枝(a)研究人員采用了一款市面上可購得的電解液,鋰晶枝呈非均勻分布。通過反復的沉積-溶解循環,淤積形態(deposition morphology)導致了鋰晶枝的生成,該物質將引起電量的急速衰減和熱逃逸(thermal runway)。

(b)在含有鎂鹽的電解液中,鎂離子出現衰減,并在基材上生成金屬鎂,這主要得益于其標準電機電勢(standard electrode potential)較高。隨后,鋰積聚物將與鎂金屬發生電化學反應,生成鋰鎂二元合金(binary Li–Mg alloy)。

盡管該方法能抑制鋰晶枝的形成,但研究人員卻發現,難以發生可逆反應,而這對于可充電電池而言,無疑是非常重要的前提條件之一。研究人員正在研究其他鎂鹽,并致力于提升鎂鹽與鋰金屬的電化學穩定性,從而使可逆反應的發生更容易些。

研究人員希望利用電鍍技術(plating technology)來解決上述難題,并最終研發一款緊湊型大容量鋰電池。

[責任編輯:張倩]

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