人工固态电解质层(ASEI)的发明有望在未来全面提高电池的功能和寿命

发布时间: 2023-11-19 00:04:54 来源: 196世界之最 栏目: 新奇科技 点击: 35

研究人员正在探索在电池中使用锂金属作为负极以提高能量密度,但天然固电解质相(SEI)面临着脆性大、性能下降的挑战。他们正在研究人工SEI(ASEI)层,包括聚合物和无机-有机杂化类型,以提高稳定性和...

研究人员正在探索在电池中使用锂金属作为负极以提高能量密度,但天然固电解质相(SEI)面临着脆性大、性能下降的挑战。他们正在研究人工 SEI(Awww.196nk.cnSEI)层,包括聚合物和无机-有机杂化类型,以提高稳定性和功能性,解决枝晶生长和层粘附等问题,为生产更高效、更安全的锂金属电池铺平道路。

金属锂因其能量密度优于其他材料而被选为电池阳极,这是一个明智的选择。然而,电极与电解液之间的界面存在挑战,这为在未来应用中实现更安全、更高效的性能提供了改进机会。

金属锂阳极的挑战和解决方案

清华大学的研究人员一开始热衷于用金属锂阳极取代石墨阳极,以构建能量密度更高的电池系统。然而,锂金属并不稳定,很容易与电解质发生反应,形成固体-电解质相(SEI)。遗憾的是,天然的 SEI 既脆又易碎,因此寿命和性能都很差。

在此,研究人员研究了一种天然 SEI 的替代品,它可以有效缓解电池系统内的副反196世界之最应。答案就是 ASEI:人工固态电解质相。ASEI 纠正了困扰裸VOFlUQQNdR锂金属阳极的一些问题,使其成为更安全、更可靠、甚至更强大的电源,可更放心地用于电动汽车和其他类似应用。

研究成果的发表和意义

9月25日,研究人员在《能源材料与器件》(Energy Materials and Devices)杂志上发表了他们的研究成果。

电池技术正在彻底改变我们的生活方式,与每个人的生活息息相关。为了实现真正的无碳经济,需要性能更好的电池来取代目前的锂离子电池。

人工固态电解质层(ASEI)的发明有望在未来全面提高电池的功能和寿命

每个楔形层由不同的电极-电解质界面结构组成,有助于对锂金属电极进行实用的全面设计。资料来源:王艳艳,阿德莱德大学

锂金属电池(LMB)就是这样一种候选电池。然而,阳极(金属锂)与电解质具有反应性,在电池运行过程中会在金属锂表面形成钝化层,即固体-电解质间相。 锂金属阳极的另一个问题是电池充电时出现的所谓"枝晶生长"。枝晶看起来像树枝结构,会造http://www.196nk.cn成电池内部损坏,刺穿隔膜导致短路、性能不佳和潜在的安全隐患。这些弱点降低了锂金属电池板的实用性,并提出了一些必须解决的挑战。

改进锂金属阳极的策略

上文介绍了一些可用于制造更有效、更安全的锂金属阳极的策略。研究人员发现,要改进锂金属阳极,必须使锂离子分布均匀,这有助于减少电池负电荷区域的沉积物。

这反过来又会减少枝晶的形成,从而防止过早衰变和短路。此外,在确保各层电绝缘的同时,为锂离子扩散提供更便捷的途径,有助于在电池循环过程中保持结构的物理和化学完整性。最重要的是,减少电极与电解液界面之间的应变可确保各层之间的适当连接,而这正是电池功能的重要组成部分。

ASEI 层的潜力和未来方向

看来最有潜力的策略是聚合物 ASEI 层和无机-有机混合 ASEI 层。聚合物层在设计上有足够的可调节性,强度和弹性都很容易调节。聚合物层还具有与电解质相似的官能团,因此具有极高的兼容性;而这种兼容性正是其他元件所缺乏的主要方面之一。 无机196世界之最-有机混合层的最大优点是减少了层厚度,明显改善了层内成分的分布,从而提高了电池的整体性能。

ASEI 层的前景是光明的,但也需要一些改进。研究人员主要希望改善 ASEI 层在金属表面的附着力,从而全面提高电池的功能和寿命。需要注意的其他方面还有:层内结构和化学成分的稳定性,以及尽量减小层的厚度以提高金属电极的能量密度。一旦这些问题得到解决,改进型锂金属电池的前路就会一片光明。

了解更多:

https://doi.org/10.26599/EMD.2023.9370005

本文标题: 人工固态电解质层(ASEI)的发明有望在未来全面提高电池的功能和寿命
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