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日本用鎂鹽抑制鋰晶枝 欲用電鍍技術攻克難題

鉅大LARGE  |  點擊量:278次  |  2023年09月21日  

據外媒報道,日本信州大學(ShinshuUniversity)研發(fā)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(magnesiumbis)(三氟甲磺?;?,trifluoromethanesulfonyl)用作電解液添加劑(electrolyteadditive),使沉積的鎂和隨后積聚的鋰發(fā)生合金化反應(alloyingreaction)。


相較于傳統(tǒng)的石墨材料(LiC6:372mAh/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(theoreticalcapacity)高達3860mAh/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(fā)人員采用了諸多方法,用于預防鋰晶枝的出現(xiàn),包括:采用t3Dmatric基材、電解液添加劑及利用固態(tài)電極。


添加鎂鹽抑制鋰晶枝生成的示意圖:


(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(huán),淤積形態(tài)(depositionmorphology)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(thermalrunway)。


(b)在含有鎂鹽的電解液中,鎂離子出現(xiàn)衰減,并在基材上生成金屬鎂,這重要得益于其標準電機電勢(standardelectrodepotential)較高。隨后,鋰積聚物將和鎂金屬發(fā)生電化學反應,生成鋰鎂二元合金(binaryLi–Mgalloy)。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

盡管該方法能抑制鋰晶枝的形成,但研究人員卻發(fā)現(xiàn),難以發(fā)生可逆反應,而這關于可充電電池而言,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,并致力于提升鎂鹽和鋰金屬的電化學穩(wěn)定性,從而使可逆反應的發(fā)生更容易些。


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


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