华中农业大学开发新型锂负极技术可提高锂金属电池的安全性和效率

2022-10-20 18:53:57来源：盖世汽车

文章导读: 盖世汽车讯现在，电动汽车和个人便携式电子产品持续增长，对电池的需求也越来越高。锂金属电池具有更高的容量、持久性和安全性，有望替代常用的锂离子电池。推广使用锂金属电池，需要解决两个挑战性问题。首先，这类电池往往会积聚锂枝晶；第二，电极的体积变化很大。这些问题会导致电池的性能下降，引起安全隐患。据外媒报道，《纳米研究》(Nano Research)杂志上发表的一篇论文显示，研究人员描述了一种利用热灌注(thermal infusion)开发三维...

盖世汽车讯现在，电动汽车和个人便携式电子产品持续增长，对电池的需求也越来越高。锂金属电池具有更高的容量、持久性和安全性，有望替代常用的锂离子电池。推广使用锂金属电池，需要解决两个挑战性问题。首先，这类电池往往会积聚锂枝晶；第二，电极的体积变化很大。这些问题会导致电池的性能下降，引起安全隐患。据外媒报道，《纳米研究》(Nano Research)杂志上发表的一篇论文显示，研究人员描述了一种利用热灌注(thermal infusion)开发三维复合锂负极的技术，可以有效解决锂沉积和充电循环中的能量损耗问题。

华中农业大学的研究人员曹菲菲教授表示：“锂金属电池的能量密度高，有望成为电动汽车的电化学存储设备。然而，锂枝晶生长和锂负极体积变化大的问题，使其实际应用受到影响。探讨合适的方法来解决锂负极存在的问题，具有重要意义，可以提高电池的实用性。”

为了解决这些问题，研究人员创建了3D支架，并向其中注入熔融锂。确保技术安全性的关键在于，使用由双氧化镁铝纳米片构成的层体。据介绍，这种材料是亲锂材料，可以吸引锂生成合金介质。熔融锂被吸引到纳米片上，通过表面张力的作用，被带到3D支架上。研究人员表示，这种表面张力具有重要意义，可以促进熔融锂瞬间渗透到3D主体中，形成稳定的3D合锂负极。

研究人员对使用这项技术开发的电池进行了严格的测试。与现有技术相比，这些电池形成了管状枝晶，但厚度波动仅为3%。相比之下，采用以往的技术，大尺寸电极的增长率为22%。

研究人员还测试了电池的库化效率或电流效率，以衡量容量和能量损耗。经过100次充电循环，可保持98.6%的效率。相比之下，普通的锂金属电池经过23次充电循环，就会出现明显的能量损耗。

展望未来，研究人员计划继续改进锂金属电池，以促进这项技术的广泛应用。曹教授表示：“下一步，融易新媒体，我们将用轻质基材来代替厚重的基材，以生成高质量比活性锂，提高电池的能量密度。研究人员希望制备一种安全性高的复合锂负极，使电池的能量重量密度达到500 Wh kg-1以上，从而提高市场竞争力。”

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