改善新一代鋰金屬電池性能的新技術

2021-02-15 AIpatent 前沿研發信息介紹平臺

哥倫比亞大學開發了一種防止枝晶生長的技術，其是鋰金屬陽極（負極）的主要課題。

鋰硫電池、鋰空氣電池、全固態鋰電池等新一代鋰電池有望作為輕量、持久且低成本的儲能設備，為電池行業帶來革新。

為實現這些電池的商業化，枝晶在鋰金屬陽極上的生長是必須解決的課題之一。精細結構的枝晶在電池運行時形成，會引起短路，從而造成起火或爆炸，極具危險性。

本次研究發現，通過使用鉀離子等鹼金屬添加劑，可以防止枝晶在陽極上的形成。此外，還通過顯微鏡、核磁共振（NMR）設備和計算機模型證實，將少量鉀鹽添加到電解質後，鋰金屬陽極和電解質之間的界面會發生特殊的化學反應。鉀離子可減少無用化學物質在陽極表面的沉積，防止鋰離子在充放電過程中移動，從而限制枝晶的生長。

本次研究與以向金屬表面堆積導電性聚合物為重點的電解質改良方法不同。本研究首次採用核磁共振（NMR）對金屬鋰的表面化學性能進行詳細評估，證明了該技術在鋰金屬電池用新電解質設計方面的潛在用途。此外，還通過密度泛函理論（DFT）的計算，對該研究結果進行了補充。

目前，除了促進導電層在鋰金屬上的形成的傳統添加劑外，該研究小組還對抑制有害表面層形成的鹼金屬添加劑進行試驗。此外，該研究小組還積極利用NMR以直接測量鋰離子透過該導電層的傳輸速率。

翻譯：李釋雲

審校：李涵、賈陸葉

統稿：李淑珊

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