鉅大LARGE | 點擊量：312次 | 2023年07月11日
超薄鋰離子電池可延長電池壽命 為其商業(yè)化鋪平了道路
包含鋰陽極的鋰金屬電池由于其理論容量高而在取代傳統(tǒng)鋰離子電池方面具有很大希望，但由于不良的副反應(yīng)而導致循環(huán)性能不佳。
現(xiàn)在，韓國研究人員已經(jīng)解決了預(yù)先植入氮化鋰(LN-LMP)的工程鋰金屬粉末的問題，報告稱基于LN-LMP的電極具有出色的循環(huán)性能，并為其商業(yè)化鋪平了道路。
左起順時針方向：YongMinLee教授、HongkyungLee教授和博士。來自韓國DGIST能源科學與工程系的學生DaheeJin與合作者一起，為他們的電池設(shè)計了一種預(yù)先植入LiNO3的鋰粉末陽極。（圖片：DGIST）
我們的生活受到各種形狀和形式的電子產(chǎn)品的支配。反過來，電子產(chǎn)品受電池控制。然而，廣泛用于電子設(shè)備的傳統(tǒng)鋰離子電池(LIB)正在失寵，因為研究人員開始將鋰金屬電池(LMB)視為一種優(yōu)越的替代品，因為它們的能量密度非常高，超過了LIB數(shù)量級！主要區(qū)別在于負極材料的選擇：LIBs使用石墨，而LMBs使用鋰金屬。
然而，這樣的選擇也帶來了挑戰(zhàn)。其中最突出的是在循環(huán)過程中鋰陽極表面形成針狀結(jié)構(gòu)，稱為“枝晶”，往往會刺穿陽極和陰極之間的屏障，導致短路，從而導致安全問題。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰枝晶的形成很大程度上取決于鋰負極的表面性質(zhì)。因此，LMB的一個關(guān)鍵策略是在鋰表面建立一個高效的固體電解質(zhì)界面(SEI)，韓國大邱慶北科學技術(shù)學院(DGIST)專門研究電池的YongMinLee教授解釋說。
因此，研究人員探索了多種策略，從2D界面工程到3D鋰負極架構(gòu)。在每種情況下，解決一個問題只是讓位于另一個問題。然而，一種基于鋰金屬粉末(LMP)復(fù)合電極的新方法有望脫穎而出。
LMP的吸引力在于它們的球形形狀，這導致更高的表面積，以及易于厚度可調(diào)，允許更寬和更薄的電極。然而，LMP使用的問題仍然存在，例如由于其不平坦表面的固有性質(zhì)導致的形態(tài)失敗。
現(xiàn)在，在AdvancedEnergyMaterials上發(fā)表的一項新研究（“RobustCyclingofUltrathinLiMetalEnabledbyNitrate-PreplantedLiPowderComposite”）中，李博士與來自韓國的研究人員一起采用了一種新方法，其中預(yù)植入鋰金屬在電極制造過程中將LiNO3加入到LMP本身，使它們能夠制造約150毫米寬和20微米厚的電極，庫侖效率為96%。
將LiNO3添加到LMP中完成了兩件事：它在LMP表面誘導了均勻的富含N的SEI，并且隨著LiNO3穩(wěn)定地釋放到電解質(zhì)中，導致其在長時間循環(huán)中持續(xù)穩(wěn)定。事實上，帶有LiNO3預(yù)植入LMP(LN-LMP)的LMB表現(xiàn)出出色的循環(huán)性能，在450次循環(huán)中容量保持率為87%，甚至優(yōu)于添加LiNO3電解質(zhì)的電池。
李教授對這些發(fā)現(xiàn)感到興奮，并談到了它們的實際影響。我們預(yù)計，在LMP電極中預(yù)先植入鋰穩(wěn)定添加劑將成為具有高比能量和長循環(huán)壽命的大規(guī)模鋰金屬、鋰硫和鋰空氣電池商業(yè)化的墊腳石，他說。
