康奈尔大学研究发现给锂电池“加盐”后可显著

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用盐来保存肉并推迟保存已经有很长的历史了。但是现在康奈尔大学的研究人员发现,如果——在锂基电池的阳极中加入一些“盐”,它的使用寿命可能会大大推迟,因为这可以大大减轻电池长期使用后的退化问题。这一发现可应用于其他金属基化学应用,如更轻、更节能的紧凑型锂硫电池,并有望在3年内投入商业应用。

研究发现:给锂电池“加盐”后可显著延长其使用寿命

当它第一次被制造时,金属基电池的阳极材料被尽可能均匀地沉积。然而,经过反复的充放电循环后,有害的微小晶体“枝晶”将逐渐积累,并对电池构成威胁。

“枝晶”会导致电极外观内部短路,并刺激电池过热。如果失去控制,还会导致潜在的危险。更可怕的是,如果热量融化了晶体本身,就会出现一个“孤立区”。从长远来看,由于金属区域的电路断开,电池的容量将逐渐降低。

尽管许多研究人员致力于树枝状生长——的研究,这是许多金属电池(包括锂电池)面临的问题,但他们不能完全“消除”这一现象。

研究发现:给锂电池“加盐”后可显著延长其使用寿命

好消息是,康奈尔大学的林登阿彻教授领导的研究小组接受了一种全新的方法,可以阻止这些有害晶体的生长。

在检查了沉积过程中的化学不变性后,科学家们决定在电解质中加入卤盐。不出所料,它能有效防止在锂电池正极纳米涂层上形成枝晶。

据研究人员称,这一发现可以大大延长电池的循环寿命。此外,该方法也适用于由其他化学成分制成的电池电极。

研究发现:给锂电池“加盐”后可显著延长其使用寿命

阿彻说:“我们的研究结果表明,如果不进行实时处理,树枝状生长将导致锂电池在连续充放电循环65小时后出现故障。”

然而,在电解液中加入卤化物盐后,它的寿命增加到1800小时(约25倍)到无限长,这在普通的纳米多孔隔膜后是很奇怪的。

该试验在室温和较高的电流密度下进行(与用于评估陶瓷或聚合物电解质的电流密度相比),这使其效果加倍令人印象深刻。

这项研究的具体内容已经发表在最新一期的《自然材料》杂志上。

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