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湖南大學(xué)一研究有望解決高容量鋰電池安全難題

鴻凱智能 2019-07-16 | 閱讀：2073

隨著可穿戴設(shè)備,、電動汽車產(chǎn)業(yè)等的迅速發(fā)展，對電池的“高容量”標(biāo)準(zhǔn),，也在不斷提高,。以鋰金屬為負(fù)極的鋰電池，有著比傳統(tǒng)鋰離子電池高10倍的容量潛力,，但卻存在著潛在的安全隱患,。

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　　28日，從湖南大學(xué)獲悉,，美國亞利桑那州立大學(xué)姜漢卿團(tuán)隊(duì),、萊斯大學(xué)唐銘團(tuán)隊(duì),，與該校段輝高團(tuán)隊(duì)一項(xiàng)關(guān)于“鋰枝晶”問題的研究成果，有望助力解決這類“高能”鋰電池的安全“煩惱”,。這一成果,，于近日發(fā)表于國際頂級能源期刊《自然·能源》上。

　　石墨作為傳統(tǒng)鋰離子電池的負(fù)極材料,，存儲容量為380mAh/g,。但，這遠(yuǎn)低于鋰金屬的理論比容量3860mAh/g,。因此,，鋰金屬是高容量電池更為理想的負(fù)極材料。不過,，早期以鋰金屬為負(fù)極的電池,，會在充放電過程中產(chǎn)生樹枝狀金屬鋰，即“鋰枝晶”問題,。這或可導(dǎo)致電池內(nèi)部短路甚至爆炸,，是潛在安全隱患。

　　為解決鋰枝晶生長問題,，學(xué)界提出了各種解決方案,。包括，在電解液中添加有機(jī)添加劑,，或使用固態(tài)電解質(zhì)等,，抑制枝晶產(chǎn)生。近日,，該論文研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于鋰枝晶問題的發(fā)現(xiàn),，有望助力從全新角度來“瓦解”鋰枝晶生成。

　　姜漢卿介紹,，他們發(fā)現(xiàn),，在金屬沉積過程中，壓應(yīng)力普遍存在,。團(tuán)隊(duì)在制備出的軟基襯底上,，沉積銅膜作為集流體，將電極組裝成電池在顯微鏡下進(jìn)行充電,。觀察發(fā)現(xiàn),，充電一段時間后，銅膜上會驟然出現(xiàn)一維褶皺結(jié)構(gòu),，通過銅膜失穩(wěn)皺褶,，軟性襯底上的應(yīng)力被大大釋放。從而證實(shí)了電極表面的壓應(yīng)力，確能驅(qū)動鋰枝晶生長,。同時,，他們通過對在銅箔上和軟基集流體沉積鋰金屬，研究沉積鋰形貌,，證明了應(yīng)力釋放能有效防止枝晶生成,。

　　據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)還研究了更有效利用軟基底能釋放應(yīng)力的方式,。他們以方糖為模板,，獲得了三維多孔軟基襯底。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn),，相對商業(yè)化銅箔及三維泡沫銅,，其具更佳電化學(xué)性能。