新策略是否能改善鋰電池的循環(huán)壽命呢？
來源：寶鄂實業(yè)
2021-05-27 14:31
點擊量：次
。鋰電池優(yōu)點諸多，但它們的使用壽命較短。工程師們發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致鋰電池性能衰減的主要原因之一在于，鋰有時會變得不活躍。這種“死鋰”會引發(fā)容量衰減和熱失控，最終導(dǎo)致鋰電池性能受損或壽命完結(jié)。techxplore.com網(wǎng)站當(dāng)?shù)貢r間4月22日報道，中國浙江工業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)和美國阿貢國家實驗室的研究人員基于碘氧化還原反應(yīng)，設(shè)計了一種讓鋰金屬陽極中的非活性鋰“起死回生”的策略。相關(guān)研究成果刊登在《自然•能源》雜志中。
固體電解質(zhì)界面(SEI)是鋰離子電池在前幾個充電周期中，陽極上產(chǎn)生的一層鈍化層。SEI對確保電池效率、穩(wěn)定性和安全性起著至關(guān)重要的作用。在傳統(tǒng)石墨陽極鋰離子電池中，SEI通常由LiF、Li2CO3、烷基碳酸酯等物質(zhì)構(gòu)成。最近的研究表明，在鋰金屬陽極電池中，SEI主要由Li2O組成。在這類電池中，鋰鍍層體積的變化會對Li2O基SEI的機械完整性和鈍化作用產(chǎn)生不利影響。這反過來又促成了“死鋰”的形成。
此前，其他研究人員曾提出過多種提高鋰金屬陽極電池性能的方法。例如，使用人工SEI結(jié)構(gòu)或加入SEI調(diào)節(jié)的電解質(zhì)添加劑(六氟磷酸銫或碳酸氟乙烯)。然而，他們發(fā)現(xiàn)鋰鍍層的體積變化會導(dǎo)致SEI破裂，將鋰暴露在電解液中，導(dǎo)致形成新的SEI。隨著時間推移，這種持續(xù)的SEI損壞和修復(fù)過程會損害電池性能。
在新策略中，研究人員希望量化在鋰金屬陽極上形成的SEI中的Li2O含量。此外，他們還研究了鈍化SEI在電隔離死鋰形成中的作用。研究人員Chengbin Jin等指出，SEI中鋰的損耗和死鋰碎片化是導(dǎo)致鋰金屬電池性能下降的主要原因。這一發(fā)現(xiàn)啟發(fā)他們設(shè)計了用碘氧化還原反應(yīng)恢復(fù)死鋰活性的方法。研究人員在文中說：“我們提出了一種基于系列碘氧化還原反應(yīng)(主要涉及I3-/I-)的鋰還原方法。以生物炭膠囊作為碘的載體，我們證實了I3-/I-氧化的自發(fā)特性，它能有效地恢復(fù)死鋰活性，彌補鋰損耗。”
按照這種設(shè)計思路，Jin等用極少量的鋰制備了一種完整的電池。該電池具有1000次的循環(huán)壽命以及高達(dá)99.9%的庫倫效率。為了進(jìn)一步評估鋰離子恢復(fù)策略的有效性，研究人員將陽極與商業(yè)陰極(如LiFePO4和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)結(jié)合，構(gòu)建了一種袋狀電池。這種電池在壽命和效率測試中也取得了良好的結(jié)果。
聲明： 本網(wǎng)站所發(fā)布的文章，均來自于互聯(lián)網(wǎng)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
