锂电池发展“痛点”,终于被突破!
2022-07-01 10:57:14   来源: 电池专委会   评论:0 点击:

导读:锂金属电池发展前景可观,斯坦福研究人员将有效解决锂金属电池退化和失效的“痛点”。

随着社会的发展与进步,从数字设备到电动汽车,可充电锂离子电池在社会与生活方面得到了广泛的应用。但是,电极材料能量密度的有限,相较于传统的锂离子电池,锂金属电池的发展前景却是十分可观的。

锂金属电池不仅仅储能更多、重量也更轻,最为重要的一点是充电速度很快。但就目前的形势,锂金属电池的商业用途仍受到限制,其受限制的最主要的原因是枝晶的形成。

当电池在放电与充电的过程中,锂离子可能在电极上分布不均匀,从而造成阳极上会出现一些像树枝状的结构,而当这些类似于树枝的结构越来越长时就会造成短路甚至引发火灾。所以如何阻止或者减少枝晶的形成,就成为了有效解决锂金属电池退化和失效的“痛点”。

斯坦福研究人员为了解决这一问题,开发了一个数学模型,将形成枝晶的物理与化学过程整合在一起。当更换具有某些特性的新电解质,锂离子会通过电解质在电池的两个电极之间游动,从而减缓甚至完全阻止枝晶生长。

总的来说,此次研究所要求的电解质设计新策略包括了解材料的各向异性。而材料的各向异性是指材料在互相垂直的两个方向上具有不同的性能指标,如许多材料在横向与纵向两个方向上的抗拉强度明显不同,这意味着它们在不同的方向上表现出不同的性质。

而木材就是典型的各向异性材料,木材的纹理方向性非常的强,大多数时可以看到木材的线条但不是纹理。当在各向异性电解质的情况下,这些材料可以微调离子传输和界面化学之间的复杂相互作用,阻止枝晶的形成。

在这些突破上,未来有望构建一个"数字化身"的成熟锂金属电池系统(DABS)。而如今电池行业仍缺乏大量技术人员,同时电池制造工程师也是工信部认定的首个电池行业绿色职业。

 

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