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    鋰離子電池怎樣延長壽命和提升安全性

    作者:admin????來源:未知????發布時間:2020-12-10 09:45????瀏覽量:
    日前,亞利桑那州立大學(ArizonaStateUniversity)的一項新研討發現,使用三維聚二甲基硅氧烷(PDMS)層作為電池中鋰金屬陽極的基體資料,可以有效地按捺鋰枝晶的構成,然后大大地延伸電池壽數,削減安全隱患。該研討于三月六日發表在最新的優秀期刊《天然能源》(NatureEnergy)上。
     
     
    論文的首席研討員姜漢卿(HanqingJiang)教授說,這個發現對鋰離子(lithium-ion)電池和鋰空氣(lithium-air)電池都有含義,并且對其他金屬陽極電池也有很大的含義。因為簡直一切用作電池陽極的金屬都會呈現枝狀晶體,比方,鋅、鈉和鋁電池等。
     
     
    姜漢卿稱,他和研討團隊并不是從資料或電化學的角度來解決這個問題的,而是從機械工程師的角度來尋覓解決方法。他說,已知的研討標明,細小的錫針或錫須(相似枝狀晶體)在應力用途下會從錫金屬的外表伸出,因此經過類比,咱們研討了應力作為鋰枝晶成長原因的可能性。
     
     
    電鍍鋰層過程中構成的壓應力使得PDMS基底上的銅層呈現褶皺變形;(b)PDMS基底的褶皺變形使得鋰層中的應力得到開釋,然后按捺枝晶的構成;(c)沒有柔性PDMS基底的應力開釋用途,鋰金屬外表構成枝狀晶體
     
     
    在第一輪研討中,研討者在電池的陽極底部加了一層柔性PDMS,發現鋰枝晶的成長有顯著的削減。研討者的剖析標明,金屬鋰電極中累積的應力被PDMS基底以褶皺變形的形式所開釋,而這種枝晶削減的趨勢與此應力開釋直接相關。
     
     
    這是初次從試驗上證明晰殘余應力在鋰枝晶的構成中起著關鍵用途,姜漢卿說。
     
     
    除了研討鋰枝晶的成長機制外,姜漢卿團隊又進一步研討了如何利用這種現象(應力開釋削減枝晶成長)來延伸鋰金屬電池的壽數,同時還堅持高能量密度。
     
     
    研討者提出的方法是將PDMS基體做成具備許多外表的三維結構。利用一塊內部含有很多小孔的方糖作為模板,PDMS進入方糖內部的孔隙中,構成一個持續的網絡狀基底,再鍍一層薄薄的銅層以傳導電子。最終,再用鋰金屬充溢這些孔隙。PDMS作為一種多孔的海綿狀層,可以有效減輕應力并按捺枝晶成長,
     

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