本文摘要:美国斯坦福大学和SLAC国家加速器研究所的研究者在《焦耳》杂志上发表的研究表明,他们发表了延长轻型金属锂电池安全性的新涂层,以引导新一代电动汽车的诞生。

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美国斯坦福大学和SLAC国家加速器研究所的研究者在《焦耳》杂志上发表的研究表明,他们发表了延长轻型金属锂电池安全性的新涂层,以引导新一代电动汽车的诞生。在实验室试验中,涂层显着缩短了电池的寿命,破坏了电池正负极之间的隔膜,很大程度上允许锂析出,从而处理了自燃问题。

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研究人员认为金属锂电池的每磅能量至少比锂离子电池多三分之一,而且非常重。这是因为轻质锂不是更轻的石墨,而是作为带正电荷的一端使用的。如果金属锂电池更可靠,从笔记本电脑到手机,这些便携式电子产品都可以由此受益,但确实的收益来源是汽车。

电动车的下一个电阻是电池占成本的四分之一,看着电动车生产成本的中心问题。以往锂离子电池的容量发展到无限大,因此为了应对现代电子设备的高能量密度拒绝,开发新电池很重要。斯坦福大学和SLAC的研究小组用标准金属锂电池的正电荷末端(称为阳极)测试了它们的涂层,正电荷末端一般构成锂析出。

最后,他们把像涂层一样的阳极和其他市场上可购买的组件融合起来,构建了几乎可以运营的电池。经过160个循环后,他们的金属锂电池也能得到第一个循环的85%的电力。

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通常的金属锂电池在这样多次循环后,不能释放约30%的能量,即使发生爆炸也没有什么效果。这个新涂层通过构成分子网络来阻止锂的溶出,该网络可以使电荷的锂离子均匀分布并输送到电极。

可以避免这些电池再次发生不必要的化学反应,可以增加阳极上的化学物质的蓄积,防止损害电池的供电能力。研究小组现在正在改进其涂层设计,以更好的循环测试电池,提高容量并维持亲率。固体复合体电极顶尖学术期刊《Matter》 8月发表了中国科学技术大学的马舆教授和他的合作者最近的成果。

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该成果有效地解决了下一代固体锂电池中电极材料和固体电解质认识劣化的重要问题,明确提出了制作的固体复合体电极显示优异容量和倍率性能的新策略。现在主流的锂电池用于液态电解质,没有爆炸等安全隐患,储存在特定体积中的能量受到限制,但能够解决这些问题的新一代固体锂电池依然不存在很多未解决的课题。通过将以往锂离子电池的有机液态电解质更换为固体电解质,安全性的问题大幅减轻,将来会突破能量密度的“玻璃天花板”吧。

但是,主流的电极材料也是固体物质,两固体物质之间的识别不像宜液识别那样充分,因此现在用于固体电解质的电池很难实现良好的电极电解质识别,电池整体的性能也不充分。马舆队及其合作者通过在原子水平上观测经典钙钛矿结构的固体电解质中的杂质,杂质和固体电解质的结构完全不同,但研究者仔细观察到他们的原子在界面上可以以外延的形式相互化学键合。

经过一系列的微细结构和化学分析,研究者发现该杂质相和高容量丰锂层状物的电极结构完全相同。利用仔细观察的结果,研究者将成分和钙钛矿固体电解质完全相同的非晶粉末结晶在富锂层状物粒子的表面,顺利地在新的复合体电极中建立了两种固体材料之间的填充、密切的认识。

解决了电极-电解质识别问题,这种固-固复合体电极的倍率性能与宜-液复合体电极相当。更重要的是,研究人员发现这样的外延宜固认识可以忽略相当多的晶格失配,因此他们明确提出的策略仅限于多种钙钛矿固体电解质和层状电极。

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