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《焦耳》:可充电锂电池枝晶难点破解,开启新型可充电锂电池的设计之门

   日期:2024-04-25     来源:www.pcnrpp.com    作者:二手网    浏览:461    评论:0    
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据最新一期《焦耳》杂志报道,美国麻省理工学院研究职员讲解了可充电锂电池枝晶的形成缘由与怎么样预防其穿过电解液的办法。这一发现最后可能开启一种新型可充电锂电池(锂离子电池失效剖析与测试技术交流会​)的设计之门,这种电池比现在的版本更轻、更紧凑、更安全。

据最新一期《焦耳》杂志报道,美国麻省理工学院研究职员讲解了可充电锂电池枝晶的形成缘由与怎么样预防其穿过电解液的办法。这一发现最后可能开启一种新型可充电锂电池(锂离子电池失效剖析与测试技术交流会)的设计之门,这种电池比现在的版本更轻、更紧凑、更安全。

到现在为止,可充电锂金属电池的商业作用与功效还非常有限,其中一个缘由是枝晶。枝晶可在锂表面堆积,渗透到固体电解液中,最后从一个电极交叉到另一个电极,使电池短路。

麻省理工学院的早期研究发现,锂离子固体电解质材料在电池充放电过程中来回穿梭,会致使电极的体积发生变化。这不可防止地在固体电解液中产生应力,它需要与夹在中间的两个电极维持完全接触。“为了沉积这种金属,就需要扩大体积,由于新的水平正在增加。因此,锂电池(锂离子电池失效剖析与测试技术交流会)一侧的体积增加了。假如有就算是微小的缺点存在,就将对这类缺点产生重压,从而致使开裂。”

研究团队目前发现,这类重压会致使裂缝,从而形成枝晶。事实证明,解决问题的方法是以正确的方向和适合的力量施加重压。

之前,一些研究职员觉得枝晶是由纯电化学过程而非是机械过程形成的,但该团队的实验表明,致使问题的是机械应力。

电池枝晶的形成过程一般发生在不透明材料的深处,没办法直接察看到,因此研究职员开发了一种用透明电解液制造薄电池的办法,可直接看到和记录整个过程。

该团队证明,他们仅需施加和释放重压,就可直接控制枝晶的成长,使枝晶与力的方向完全一致。对固体电解质施加机械应力并不可以消除枝晶的形成,但它确实可以控制它们的成长方向。这意味着可以引导它们与两个电极维持平行,并预防它们穿过另一侧,从而变得无害。

另一种办法是在材料中“掺杂”嵌入原子,使其变形并处于永久的应力状况。实验表明,150到200兆帕斯卡的重压足以阻止枝晶穿过电解液。

此前,大家觉得类似三明治的多层结构可预防枝晶结构生成。但新的实验证明,在垂直于电池极板方向上挤压材料事实上会加剧枝晶结构的形成。取而代之的应该是沿着平面的重压,就像是从三明治侧面挤压一样。

 
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