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阿贡团队开发出新电解质提升锂离子电池中硅负极的性能

时间:2021-08-31 00:59 点击次数:
  本文摘要:据外媒报导,美国能源部阿贡国家实验室的研究人员,研发出有新型电解质混合物和一种非常简单的添加剂,可以减少硅负极的表面和整体稳定性,未来将会应用于下一代锂离子电池。(图源:阿贡官网)为了生产新一代锂离子电池,数十年来,科学家们仍然在找寻新型电极材料和电解质。他们的目标是提升电池的储能能力,使其寿命更长,成本更加较低,也更加安全性。有了新一代电池,电动汽车未来将会更进一步普及,并通过更为廉价可信的储能方式,加快电网向可再生能源扩展。

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据外媒报导,美国能源部阿贡国家实验室的研究人员,研发出有新型电解质混合物和一种非常简单的添加剂,可以减少硅负极的表面和整体稳定性,未来将会应用于下一代锂离子电池。(图源:阿贡官网)为了生产新一代锂离子电池,数十年来,科学家们仍然在找寻新型电极材料和电解质。他们的目标是提升电池的储能能力,使其寿命更长,成本更加较低,也更加安全性。有了新一代电池,电动汽车未来将会更进一步普及,并通过更为廉价可信的储能方式,加快电网向可再生能源扩展。

  对科学家们来说,硅负极已沦为代替当前石墨负极的选用材料。从理论上来说,硅具备显著的储能优势,其锂存储量完全是石墨的10倍。而且,这种物质的成本低,极具商业吸引力。

作为地壳中第二大元素,硅元素在计算出来和通信硬件中应用于普遍,已不具备一系列加工技术。但是,阿贡化学科学与工程部门(CSE)的高级化学家JackVaughey认为,“硅负极的应用于,依然不存在一定障碍。在循环过程中,锂离子电池的硅基负极与电解液轻微反应。

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宽此以寄居,不会造成电池发育,循环寿命延长。”  目前,锂离子电池电解液中的溶剂混合物,还包括一种沉淀的锂盐,以及有机添加剂(一般来说多达三种,最少一种)。阿贡的科学家们明确提出新策略,对电解液添加剂展开独有设计,使少量的另外一种盐中,所含一种二价或三价金属阳离子,比如Mg2+、Ca2+、Zn2+或Al3+。

这类增强型电解质混合物,总称为“MESA”(mixed-saltelectrolytesforsiliconanodes,代表用作硅负极的混合盐电解质),可以减少硅负极的表面和整体稳定性,提高长年循环和使用寿命。CSE部门化学技师BarisKey回应:“我们通过具有标准商业化电极的原始电池,对MESA展开全面测试。这种新型化学物质结构非常简单,具备可伸缩性,与现有电池技术几乎相容。

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”  Vaughey补足道,“在这个项目中,阿贡的电池分析、建模和原型(CAMP)设施,让我们获益匪浅,协助我们理解MESA的物质包含。”  同时,阿贡研究人员重点仔细观察MESA电解液的工作过程。在电池过程中,电解液中的金属阳离子添加剂,随着锂离子迁入到硅基负极,构成锂金属硅互为,比锂硅互为更加平稳。

在新型电池化学反应过程中,硅负极和电解液之间很少产生危害副作用。经过证明,在电池中测试的四种金属盐中,加到Mg2+或Ca2+的电解质盐,在数百次充放电循环中效果最佳。这类电池的能量密度比同类石墨电池高达50%。

  Key回应:“根据测试结果,我们几乎有理由坚信,这项发明者将起着推展起到,使硅负极代替石墨,或者与石墨一起包含负极(浓度额多达石墨几个百分点),并有可能产生深远影响的影响。


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