锂金属电池获得新突破,聚合物海绵解决枝晶问题

2019-10-09      241 次浏览

以石墨为负极的锂离子电池现在达到的实际容量已经越来越接近理论容量了,但仍旧达不到人们的生活需求。为了提升锂电池的能量密度和容量,锂金属成为新的负极英雄而受到瞩目。据外媒报道,当地时间11月12日,宾夕法尼亚州立大学在《NatureEnergy》杂志上发表的研究结果表明,更持久、充电速度更快以及更安全的锂金属电池是有可能实现的。该项研究由美国能源部提供资助,研究人员研发出一种三维交连聚合物海绵,可附着在电池阳极的金属镀层上。


宾夕法尼亚州立大学机械工程教授兼该项目首席研究员王东海表示,该项目旨在研发下一代锂金属电池。在电池中试用锂金属已经持续了几十年,但是有些基本问题阻碍了锂金属电池的发展。


据了解,锂金属电池(Lithiummetalbattery,LMB)是指利用金属锂作为负极(Anode)的电池,与其相搭配的正极材料可以是氧气、单质硫、金属氧化物等物质。锂金属电池是最有希望的下一代高能量密度存储设备之一,能够满足新兴行业的严格要求。然而,直接应用金属锂可能带来安全问题、较差的倍率和循环性能,甚至负极材料在电池内部的粉碎。其主要原因包括大极化和强电场引起的异质沉积导致的枝晶生长、金属锂极度活泼、循环时锂体积无限变化等。这些缺点严重阻碍了LMBs的商业化。


王教授表示:“我们的方法是在锂金属界面上使用聚合物。该材料是一个多孔海绵,不仅可以让锂离子转移,还能抑制锂离子变质,即使在低温和快速充电的条件下,也可让金属镀层不生长枝晶。”


王教授表示,该项研究可让更强大、更稳定的锂金属电池技术成为日常生活中不可或缺的部分。用于电动汽车中,该锂金属电池可以增加其续航里程,其还可以为智能手机提供更长寿命的电池。


未来,该研究小组将探索其在大型电池芯中的实际应用,以验证该技术的优势和可行性。王教授表示:“我们希望推动此类技术向前发展,通过该项研究,我们很肯定可以将锂金属电池的使用寿命延长一倍。”


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