提高鋰電池的安全性和能量密度

三天前，美國能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室宣布，科學(xué)家們正在利用氧化化學(xué)氣相沉積技術(shù)開發(fā)一種新的陰極涂層，這種涂層可以幫助解決鋰離子電池的幾個潛在問題。

 

新的涂料有望投入市場

 

新型PEDOT涂層具有穿透陰極粒子內(nèi)部的能力，增加了一個額定屏蔽層，而傳統(tǒng)涂層僅能保持陰極粒子的外觀。著名的阿貢研究人員和電池科學(xué)家Khalil Amine表示，這種新型涂層可能在未來幾年內(nèi)投入商業(yè)使用。

 

根據(jù)全球信息提供商IHS Markit的數(shù)據(jù)，隨著全球儲能設(shè)施數(shù)量的不斷增加，預(yù)計今年將增加4.3吉瓦的并網(wǎng)儲能能力。但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這種新涂層可能能夠解決電池存儲操作中最令人擔(dān)憂的問題——密度和安全性，這可能會導(dǎo)致世界各地的儲能商店蓬勃發(fā)展。

 

新涂料可以一舉兩得

 

很明顯，電池的安全性一直是科學(xué)家研究的關(guān)鍵之一，但正是壓力保持了動力。

 

過去兩年電池設(shè)備的爆炸無疑加速了電池在這方面的運(yùn)作。兩年的研究和優(yōu)化，argonne說，已經(jīng)產(chǎn)生了一種涂層，避免了電池和電解質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，允許所有其他的過程在沒有干擾的情況下工作。在這項研究中，粒子最初是從NMC陰極數(shù)據(jù)中提取出來，然后包裹在一種叫做PEDOT的含硫聚合物中。當(dāng)電池充電和放電時，聚合物為陰極提供一層維護(hù)，保護(hù)其免受電池電解質(zhì)的損傷。阿貢實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家徐貴良(音譯)說:“這種涂層基本上對所有使電池工作的過程和化學(xué)過程都很友好，對所有可能導(dǎo)致電池退化或出現(xiàn)缺陷的反應(yīng)也很友好。”

 

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，PEDOT涂層在充電過程中抑制了氧氣的釋放，從而使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，進(jìn)一步增加了安全性。通過欺騙鋰離子電池的能量密度，新型的陰極涂層PEDOT有望降低電池的整體成本，從而結(jié)束大規(guī)模的電氣化。研究人員認(rèn)為，有了這種涂層，含納米材料的鋰離子電池可以在更高的電壓下工作，增加能量輸出，或者持續(xù)更長時間，或者兩者兼而有之。

 

與此同時，argonne還解決了與鋰離子電池有關(guān)的另一個重要問題:性能的對比驗(yàn)證。評價電極或電解液數(shù)據(jù)的變化是否是一種改進(jìn)，意味著對檢測結(jié)果的比較，但是對于鋰離子電池沒有標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法。

 

工程師和研究人員經(jīng)常開發(fā)自己的程序來描述鋰離子電池的特性，這是基于對他們技能的預(yù)期使用。這使得任何對技能差異的比較都非常混亂。

 

為了解決這個問題，argonn實(shí)驗(yàn)室與華威大學(xué)、OVO Energy、夏威夷國家動力研究所和捷豹路虎合作，審查了世界各地關(guān)于鋰離子電池的各種驗(yàn)證方法的文獻(xiàn)，以提供最佳實(shí)踐的見解。該實(shí)驗(yàn)室希望“我們的研究結(jié)果有一天能夠?yàn)椴煌猛镜匿囯x子電池提供更可靠、更具可比性的測試方法。”