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斯坦福推出全新液态电解质 锂阳极电池终于有机会成真

  • 来源:天天彩票登录
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  • 2020-06-29
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原标题:斯坦福推出全新液态电解质 锂阳极电池终于有机会成真

锂离子电池之所以能顺利运作,负责在阳极与阴极之间传递锂离子的电解质功不可没,但同时电解质也是电池的致命弱点,传统的碳酸盐电解质具备易燃烧缺点,在电池安全性埋下隐形炸弹,而最近美国史丹佛大学研发出的全新电解质或许能解决这问题,还有助锂阳极电池发展。

锂阳极是提高锂电池储电容量途径之一,通常锂电池的阳极(负极)材料是石墨、铜制成,只是科学家相信,改用锂制阳极之后就能提高储电容量,能量密度也能显著增加,但升级有风险,有风险,锂金属活性强,活性甚至比钠、镁等金属都还要高,在充放电过程中会容易沉积锂离子,最终电极表面会因为沉积不均匀形成树枝状锂晶枝,这些晶枝容易刺穿绝缘层, 最终导致故障电池起火。

不少科学家正在寻找既能提升电池性能,又可降低爆炸风险的法子,对此论文第一作者 Zhiao Yu 团队采用的方法并非寻找新电解质材料,而是改良既有的市售液态电解质,想透过“添加物”解决稳定性问题。

团队假设,在电解质添加氟原子可以提高液态电解质的稳定性。其中氟虽然活性大,毒性强又易燃,但基本上氟化合物异常稳定,常用在牙齿护理、制药与电层扫描等等。Yu 表示,其实氟本来就是常见于电池电解质的元素,只是团队再加以利用氟电子亲和力较高的特性,再合成全新的化合物 FDMB,与过去潜力高但成本贵的材料相比,FDMB 价格相当便宜、也很容易大量制备。

相较于传统的锂离子电池电解质,新型电解质的安全性较高,斯坦福大学团队针对安全性部分,有进行碳酸盐电解质(左)和新型 FDMB 电解质(右)的燃烧测试,发现一般的电解质在接触打火机火焰的那一霎那就立刻可燃,但 FDMB 还可以撑 3 秒。

同时团队也在锂阳极电池实际测试新电解质的表现,发现在420次充放电循环后,电池仍可保留初始电量90%,相较之下,过去的锂阳极电池寿命大概只有30次充放电循环,未来锂阳极电池有机会成真,锂阳极半电池与全电池的库伦效率也已接近商业化标准99.99%,分别为99.52%和99.98%。

团队也在无阳极锂金属袋式电池(pouch cell)进行测试,这种电池因为较为轻巧,可以应用在无人机、或是其他消费性电子产品中,而虽然说表现不如锂离子电池,但是100充放电循环后仍有80%容量,是成绩最好的无阳极锂电池。

文章来源:科技新报

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