特斯拉加拿大研发中心制无阳极锂电池90次循环后保持80%容量

本文摘要:据外媒报导,虽然锂离子电池仍有改良的空间,但业内大多数人指出固态电池将沦为下一代选用电池。而如今,特斯拉的电池研究伙伴发布了一种让锂离子电池取得更高能量密度的方法,可让大家仍然将研究重点只专心于固态电池。

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据外媒报导,虽然锂离子电池仍有改良的空间,但业内大多数人指出固态电池将沦为下一代选用电池。而如今,特斯拉的电池研究伙伴发布了一种让锂离子电池取得更高能量密度的方法,可让大家仍然将研究重点只专心于固态电池。加拿大戴尔豪斯大学(DalhousieUniversity)一个由JeffDahn教授领导的小组,与特斯拉加拿大研发中心的同事,以及加拿大滑铁卢大学(UniversityofWaterloo)合作,展出了用于双盐电解质(氟代碳酸乙烯酯(FEC):碳酸乙烯酯(DEC)溶液中所含1M二氟草酸硼酸锂LiDFOB和0.2M四氟硼酸锂LiBF4)做成的无阳极锂金属电池。

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研究人员回应,他们的研究结果可能会将人们的研究重点从固态电池(SSB)移往到可充电、低能量密度电池上。用锂金属替换传统的石墨阳极是提升锂离子电池能量密度最风行的方法之一,可以将电池的能量密度提高40%至50%。

但是,只有锂金属阳极超强薄时,才能明显减少能量密度,但是实际中根本无法使用十分薄的阳极,因此研究人员回应必须将锂金属阳极的厚度容许在50微米。容许锂过量是一个极大的挑战,因为其金属锂表面不易构成枝晶,不会减少阳极与电解质的反应活性,隔绝金属锂,造成电池循环效率低落。

而在无阳极的电池中,此类循环效率低落的展现出不会最为显著,因为此类电池必要使用裸铜阳极建构,在第一次电池循环时,锂会必要在阴极沉积。由于电池中没过多的锂,电池体积以求最小化,能量密度以求最大化,但是性能可能会十分劣,因为在循环中没存储的锂来持续为电池补足能量。为了提升液体电解质的循环稳定性,人们采行了许多有所不同的方法,如低盐浓度电解质、醚类溶剂、氟化化合物、电解质添加剂、阳极表面涂层和外部压力等。

此外,还有一种方法是使用液体电解质,但是液体电解质并没顺利地几乎避免锂枝晶问题,而且目前尚能不确切该技术否与现有的锂离子电池生产设备相容,而目前在锂离子电池生产设备上的投资已约数十亿美元。但是,如果用于液体电解质就可生产安全性、长寿命的锂金属电池,那现有的生产设备就可以较慢构建低能量密度电池的商业化。在此次研究中,研究人员使用了LiDFOB和LiBF4做成的电解质,让现有的无阳极电池的循环寿命超过了最久,90次循环之后,仍可维持80%的容量。

由于该锂金属阳极由纸盒密切直径为50微米的锂构成,即使50次循环之后,也会生长枝晶。此外,与单盐电解质复合物比起,双盐电解质复合物在有所不同的电压下展现出更佳,而且不过于倚赖外部压力,就可实现较好的循环性能。

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在新的电池中,锂离子不会从电池阴极中萃取出来,在首度电池时,锂离子以金属锂的形式沉积到集电器上(Cu)。在放电过程中,锂离子从集电器挤压,必要转入阴极。


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