下一代金屬電池”的使用壽命將是以往的兩倍嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-25 01:54
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最近，賓夕法尼亞州立大學(xué)(Penn State)在《Nature Energy》雜志上發(fā)表的研究結(jié)果稱，更持久、充電速度更快以及更安全的鋰金屬電池是有可能實(shí)現(xiàn)的。
，充電速度更快。并且比標(biāo)準(zhǔn)鋰電池更安全，后者存在電池循環(huán)壽命逐漸縮短，并可能引起火災(zāi)或爆炸等威脅安全的問(wèn)題。研究人員使用三維交聯(lián)聚合物海綿制造了下一代金屬電池。這種材料是一種多孔海綿，不僅能促進(jìn)離子的遷移，而且還能抑制材料的劣化。
未來(lái)，科學(xué)家將探索其在大型電池芯中的實(shí)際應(yīng)用，以驗(yàn)證該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和可行性。
此次開(kāi)發(fā)的技術(shù)是在電解液中添加有機(jī)硫化合物，并與以往的錳類正極、碳負(fù)極的電極相組合。NEC利用這一技術(shù)試制了容量為3.7Ah的層壓電池（65Wh/kg）。并基于普通家庭的能耗方式預(yù)測(cè)了壽命?？沙潆娙萘拷抵脸跗?0％的年數(shù)，電解液使用以往市售產(chǎn)品的電池約為5年，而此次有望達(dá)到約13年?？沙潆娙萘拷抵脸跗?0％的年數(shù)可達(dá)33年，而以往約為15年。
采用新技術(shù)的電池不僅可設(shè)置于家庭及大廈中，而且還可用于要求更高耐久性的大規(guī)模蓄電系統(tǒng)。NEC迄今一直錳類將正極的鋰離子充電電池用于便攜終端及電動(dòng)助力自行車(chē)等產(chǎn)品。但用于固定式蓄電池時(shí)，因要反復(fù)充放電，存在電解液的溶劑會(huì)分解，在負(fù)極上形成皮膜，正極中的錳也會(huì)漸漸溶解進(jìn)電解液，從而導(dǎo)致電池電阻升高，容量下降的課題。
新技術(shù)通過(guò)使用有機(jī)硫化合物，每次充放電時(shí)會(huì)在電極上形成堅(jiān)固保護(hù)膜，可抑制溶劑的分解。在對(duì)開(kāi)發(fā)的電解液進(jìn)行基礎(chǔ)評(píng)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，電阻升幅為以往的1/2以下，使用壽命為以往的1.5倍～3倍。并且，在試制電池的耐久性評(píng)測(cè)實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，2萬(wàn)3500次（連續(xù)4年以上）充放電后仍可保持初期容量的83％（25℃）。
賓夕法尼亞州立大學(xué)機(jī)械工程系教授王教授還表示：“它還可以為智能手機(jī)提供更長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)間。” 、“我們希望推動(dòng)這些技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)這項(xiàng)工作，我很肯定我們可以將這些鋰金屬電池的使用壽命延長(zhǎng)一倍。
從科學(xué)層面而言，鋰電池爆炸的原因通常是電極表面鋰沉積不均勻?qū)е?ldquo;枝晶”（dendrites）生長(zhǎng)，使得電池的充放電效率降低，甚至電池內(nèi)部出現(xiàn)短路，從而引發(fā)電池故障或安全隱患?？茖W(xué)家們都在試圖找到解決方案。日前，中國(guó)學(xué)者提出采用一種微球（microspheres）結(jié)構(gòu)捕獲鋰，來(lái)限制鋰沉積和抑制枝晶生長(zhǎng)（dendrite growth）。
