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科學家研發新型電解液:大幅提升鋰金屬電池性能
發布時間:2020-11-09
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科學家研發新型電解液:大幅提升鋰金屬電池性能
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6月22日,據外媒報道,美國斯坦福大學的研究人員發表在《自然-能源》(Nature Energy》上的一項新研究,展示了一種全新的電池技術如何提高電池的性能。
鋰金屬電池相比更輕,并且相同的重量下能夠帶來兩倍于鋰離子的能量。因此,鋰金屬電池是一項對電動汽車及其他設備更有前途的電池技術。
 
但鋰枝晶生長是影響鋰金屬電池安全性和穩定性的根本問題之一。鋰枝晶的生長會導致鋰離子電池在循環過程中電極和電解液界面的不穩定會,不斷消耗電解液并導致金屬鋰的不可逆沉積,形成死鋰造成低庫倫效率。此外,鋰枝晶的形成甚至還會刺穿隔膜導致鋰離子電池內部短接,造成電池的熱失控引發燃燒爆炸。
研究人員表示,電解液是阻止鋰枝晶生長的關鍵問題,因此我們想利用有機化學為這些電池合理設計和制造新的、穩定的電解質。
研究中,研究人員利將商用的普通電解液加入了氟原子,并利用其吸引電子的能力來創建一個新分子,以使鋰金屬陽極在電解液中發揮良好的作用。結果是產生了一種新的合成化合物,簡稱FDMB。氟是鋰電池電解質中廣泛使用的元素,因此FDMB可大量制作并且十分便宜。
隨后,研究人員在鋰金屬中測試了這種新型電解液。結果發現,經過420次充放電循環后,實驗電池仍然保持了90%的初始電量。此前,普通的鋰金屬電池大約在30次循環放電后就不能用了。
此外,研究人員還測量了鋰離子在充放電過程中的庫侖效率(放電效率),在半電池的情況下,庫侖效率為99.52%;在全電池的情況下,庫侖效率為99.98%的。
研究人員表示,該研究為鋰金屬電池的應用帶來了希望,也為下一代電動汽車的發展帶來了新的希望。
 
 
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