如何提升鋰電池安全和能量密度？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-13 22:15
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新型涂層有望商用
與傳統(tǒng)的只保護陰極粒子表面的涂層相比，新型的PEDOT涂層具有穿透陰極粒子內部的能力，為其增加了一層額外的屏蔽層。阿貢杰出的研究員兼電池科學家Khalil Amine稱，這種新型涂層有望在未來幾年內投入商業(yè)使用。
全球信息提供商IHS Markit的數(shù)據(jù)顯示，全球不斷增長的儲能市場促使今年預計將部署4．3 GW的并網(wǎng)儲能設備。而科學家們發(fā)現(xiàn)的這種新型涂層，或許能夠解決電池儲能行業(yè)的最大擔憂——密度和安全性，全球儲能市場可能因此更加蓬勃發(fā)展。
顯然，電池安全一直是科學家研究的重點之一，但是正所謂有壓力，才有動力。
近兩年發(fā)生的電池設施爆炸事故無疑加速了電池行業(yè)在這方面的研究。阿貢實驗室表示，經(jīng)過兩年的研究和優(yōu)化，研制出了一種涂層，可以防止電池和電解質之間的化學反應，同時允許電池的所有其他反應過程在不受干擾的情況下正常工作。在這項研究中，首創(chuàng)從鎳錳鈷（NMC）陰極材料中提取粒子，并用一種叫做PEDOT的含硫聚合物將其包裹起來。當電池充電和放電時，這種聚合物為陰極提供一層保護，使其免受電池電解質的傷害。阿貢實驗室的化學家徐貴良說：“這種涂層本質上對所有使電池工作的過程和化學過程都很友好，對所有可能導致電池退化或故障的反應都不友好。”
科學家還發(fā)現(xiàn)這種PEDOT涂層能夠抑制充電過程中的氧氣釋放，從而使結構更加穩(wěn)定，進一步提高了安全性。并且通過提高鋰離子電池的能量密度，新的陰極涂層PEDOT有望降低電池的總體成本，從而實現(xiàn)大規(guī)模電氣化。研究人員相信，有了這種涂層，含NMC的鋰電池要么能以更高的電壓運行，從而增加能量輸出，要么壽命更長，或者二者兼得。
與此同時，阿貢實驗室解決了另一個與鋰離子電池有關的重要問題：性能比較測試。評估電極或電解質材料的創(chuàng)新是否是一種改進意味著對測試結果進行比較，但鋰離子電池沒有標準化的測試方法。
相關工程師和研究人員常常根據(jù)鋰離子電池技術的預期應用，設計出自己的程序來表征鋰離子電池。這使得任何技術創(chuàng)新的比較都變得極其復雜。
為了解決這個問題，阿貢實驗室與華威大學、OVO Energy、夏威夷國家能源研究所和捷豹路虎合作，回顧了世界各地用于表征鋰離子電池性能的各種測試方法的文獻，以便為最佳實踐提供見解。
