美國研發可在零下10攝氏度工作的鋰金屬電池
時間:2020-08-25 17:33來源:蓋世汽車 作者:余秋云
點擊:
次
（圖片來源：賓夕法尼亞州立大學）
但是，此類電池通常在室溫下才能實現可靠性能，當溫度低于零下10攝氏度時，其能源效率、功率和循環壽命就會顯著下降。在低溫下不能很好工作是此類電池的一大缺點，極大地限制其用于特別寒冷的氣候地區。造成這一缺點的主要原因在于，在溫度低于零下10攝氏度時，固體電解質間相（SEI）會變得不穩定，導致電池陽極在鋰電鍍時出現樹突。
據外媒報道，美國賓夕法尼亞州立大學（Pennsylvania State University）和阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）的一組研究人員最近研發了一種新型鋰金屬電池設計，可以克服上述缺點。研究人員發現，與之前研發鋰電池相比，新電池在低溫下的表現非常好。
最開始，研究人員在低溫下仔細檢查了鋰金屬電池，以便更好地了解影響其性能的因素。他們觀察到，氣溫在零下15攝氏度時，電池的SEI（來源于傳統電解質）會結晶度很高且不均勻，從而極大地限制了氟化鋰納米鹽等被動SEI成分的形成，導致表面鈍化不良、鋰腐蝕以及陽極上生長樹突。
在室溫下，添加其它層保護陽極、利用替代性電解質或引入鋰主電極可以防止此類影響。但是在低溫下，控制SEI納米結構則更具挑戰性，會導致電池運行不穩定。因此，研究人員設計了一種納米級被動SEI，可以讓鋰金屬陽極在低溫下穩定運行。
研究人員提出，可通過在銅電流集電器表面組裝1、3苯二磺酰氟單分子層來控制SEI納米結構以及鋰電池中的鋰成核。新引入的電化學活性單分子層（EAM）改變了界面的化學環境，促進鋰表面形成氟化鋰（LiF）。
通過改變電池界面的化學環境，研究人員新推出的設計策略改變了電解質分解的途徑和動態情況，進而導致鈍化質量得到提升、不同SEI的產生。更具體地說，該單分子層在銅電流集電器上形成了親鋰陰離子。當該界面的鋰離子濃度較低時，可以引導鋰成核和生長。
在低溫情況下，此種設計策略導致多層SEI形成，此種多層的SEI由富含氟化鋰的內相和非晶態外層組成。此外，此種被動多層SEI與傳統鋰金屬電池中的非被動SEI有很大的不同，傳統鋰金屬的SEI層在低溫時，結晶度很高，是以Li2CO3為主的結構。
在測試中，研究人員采用新設計測量打造的新電池，發現在低溫下也實現了很好的性能。更具體地說，此種方法成功地抑制了鋰的電偶腐蝕以及自放電，讓鋰在零下60攝氏度至45攝氏度的所有溫度下都可穩定沉積。
研究人員發現，用他們的方法制造出容量為2.0 mAh的鋰/ LiCoO2（含鋰二氧化鈷）電池，可在零下15攝氏度實現200次充放電循環，充滿電需要45分鐘。未來，此種設計策略可能會為新型節能鋰電池的發展鋪平道路，讓電池可以在溫度低于零下10攝氏度或零下15攝氏度的國家或地區可靠地工作。
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯盟無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
-
韓國研發新型汽車電池回收技術 回收率達95%
2021-05-21 10:48 -
加州創企研發無鈷電池 容量更高、充電時間更短、成本更低
2021-05-18 09:07 -
哈佛科學家研發“三明治式電池” 充電時間僅10分鐘
2021-05-17 12:21 -
花王與大學合作研發用汗水發電的生物電池
2021-05-07 09:15 -
美國固態電池研發技術進展—納米纖維網絡聚合物復合電解質
2021-05-06 08:45 -
研究人員研發出無金屬的水基電池 可有效降低電池易燃性
2021-04-26 09:05 -
吉林大學于吉紅院士科研團隊在固態鋰空電池研發方面取得重要進展
2021-04-23 09:57 -
重大突破！美國科學家研發3D鋁電極 為低成本環保電池鋪平道路
2021-04-08 09:40 -
俄羅斯開發出一種可在“幾秒鐘內”完成充電的電池
2021-04-06 09:45 -
瑞典研發新型硅陽極鋰電池 可創造低成本大規模的生產工藝
2021-02-22 10:10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關新聞
-
韓國研發新型汽車電池回收技術 回收率達95%
2021-05-21 10:48 -
加州創企研發無鈷電池 容量更高、充電時間更短、成本更低
2021-05-18 09:07 -
哈佛科學家研發“三明治式電池” 充電時間僅10分鐘
2021-05-17 12:21 -
花王與大學合作研發用汗水發電的生物電池
2021-05-07 09:15 -
美國固態電池研發技術進展—納米纖維網絡聚合物復合電解質
2021-05-06 08:45 -
研究人員研發出無金屬的水基電池 可有效降低電池易燃性
2021-04-26 09:05 -
吉林大學于吉紅院士科研團隊在固態鋰空電池研發方面取得重要進展
2021-04-23 09:57 -
重大突破！美國科學家研發3D鋁電極 為低成本環保電池鋪平道路
2021-04-08 09:40
本月熱點
-
2020年鋰電池行業研究報告
2021-05-11 11:24 -
突發｜深圳一鋰電企業停止經營、解散員工！
2021-05-11 10:02 -
4月我國動力電池裝車量同比上升134.0%
2021-05-13 08:26 -
如何看待Pack內鐵鋰和三元混用
2021-06-01 09:25 -
可充電中性鋅空氣電池：進展，挑戰和未來
2021-05-19 10:59 -
揭開贛鋒鋰業的家底
2021-06-03 09:46 -
“電池荒”來襲，生產純電動汽車的車企要被卡脖子了？
2021-06-01 21:22 -
關于征集《鋰離子電池用連續式真空干燥系統技術規范》等兩項行業標準的函）征求意見程序
2021-05-31 22:53
企業微信號
微信公眾號