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美国与中国香港合作新阴极涂层 可延长锂离子电池寿命/提高安全性

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58京牌 ,美国能源部阿贡国家实验室(DOE Argonne National Laboratory)与中国香港科技大学(HKUST)研发了一款用于锂离子电池的颗粒状阴极涂层,以延长锂离子电池的使用寿命、提高安全性。

(图片来源:阿贡国家实验室)

该项研究酝酿了3年,由阿贡国家实验室与香港科技大学合作研发,获得美国能源部可再生能源与能源效率、车辆技术办公室的资助。早期的实验在香港进行,因为HKUST有理想的装置,能够按照实验室的规格进行研究工作。

锂电池主要用于给、手机、电脑等各种设备提供动力,而且阴极涂层技术使用时间已经超过15年。但是并不是没有局限性:阴极涂层只是一种局部涂层,只能覆盖阴极颗粒外部的一小部分,在高压或高温条件下无法对阴极进行保护。

阴极研究人员研究的是由镍、锰和钴制成的金属氧化物。在高压下充电的阴极会产生氢气、氧化电解质、在阴极上产生不必要的薄膜,从而造成能量损失。高温又会加速此类反应,损害电池的电化学性能。

新的涂层由一种称为聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)的导电聚合物制成,可以完全保护阴极内外的每个颗粒不与电解质发生反应,标志着锂离子电池技术获得了突破。阿贡国家实验室采用氧化化学气相沉积技术应用了PEDOT,该技术采用气体来确保涂层被涂覆在阴极的每一个颗粒上,形成一种强大的外皮。

传统的涂层会减缓锂元素扩散至阴极颗粒的内外,使得电导率和离子导电性较差,降低电池的效率。相比之下,阿贡国家实验室的新涂层会促进锂离子和电子进出阴极,从而提升电池能量。

现在锂离子电池的运行电压为4.2V,新涂层能够将电压提升至4.6V。虽然只改善了15%,却能够显著降低整个电池组的成本。研究人员表示,这可以延长的续航里程,增加手机和笔记本电脑电池的寿命,最终改变人们的生活方式。

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