未來電動汽車會用上超長續航電池開發氮化鐵納米塗層延長電池壽命

2020-08-20 惟恪

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研究人員開發出一種新方法，通過插入氮鐵（BN）的納米塗層來穩定鋰金屬電池中的固體電解質，從而安全地延長電池壽命。該團隊專注於固體陶瓷電解質，與鋰離子電池中傳統的易燃電解質相比，這些電解質在提高安全性和能量密度方面顯示出優勢。可充電固態鋰電池是下一代儲能電池的候選產品。

隨著我們越來越依賴這種新能源，從可攜式設備到電動汽車，改善儲能和提高電池壽命，同時確保安全運行，這一重大挑戰變得越來越重要。由材料科學與工程助理教授袁陽領導的哥倫比亞工程隊今天宣布，他們開發出一種安全延長電池壽命的新方法，插入氮鐵（BN）納米塗層，以穩定鋰金屬電池中的固體電解質。

雖然傳統的鋰離子電池目前在日常生活中被廣泛使用，但它們的能量密度較低，導致電池壽命縮短，而且由於電池內有高度易燃的液體電解質，它們可能會短路，甚至著火。利用鋰金屬代替鋰離子電池中使用的石墨陽極可以提高能量密度：鋰金屬的理論容量比石墨高近10倍。但在鋰電鍍過程中，樹突通常會形成，如果樹突穿透電池中間的膜分離器，它們可能會產生短路，引起對電池安全性的擔憂。

&34;我們對可充電固態鋰電池特別感興趣，因為它們是下一代儲能的有前途的候選產品。

大多數固體電解質是陶瓷，因此不易燃，消除了安全問題。此外，固體陶瓷電解質具有高機械強度，實際上可以抑制鋰樹突的生長，使鋰金屬成為電池陽極的塗層選擇。然而，大多數固體電解質對Li的不穩定——它們很容易被鋰金屬腐蝕，不能用於電池。

論文的主要作者、應用物理和應用數學系博士後研究科學家錢成說&34;。&34;雖然早期的研究使用了200 0毫米厚的聚合物保護層，但我們的BN保護膜厚度只有5~10納米，在此類保護層的極限，在不降低電池能量密度的情況下，是記錄薄的。&34;背心"，通過這一創新，實現了長循環壽命鋰金屬電池。

研究人員正在擴展他們的方法，以廣泛的不穩定的固體電解質，並進一步優化接口。他們期望製造具有高性能和長周期壽命的固態電池。

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