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科学家研发出锂金属电池保护薄层 可提高电池效率并允许冷充电

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58京牌 ,宾夕法尼亚州立大学研究团队表示,想要开发可靠、快速充电、适宜在寒冷天气下工作的汽车电池,自组装薄层电化学活性分子或将成为解决方案。

锂图片来源:PSU官网

金属电池是继锂离子电池之后的下一代电池,”宾夕法尼亚州立大学机械工程教授、电池和储能技术中心的主要研究人员Donghai Wang说,“这种电池使用的是锂负极,能量密度更高,但存在枝晶生长、效率低和循环寿命短等问题。”研究人员表示,具有电化学活性的自组装单层,可以分解成合适的构成部分,保护锂负极表面,从而解决这些问题。

这类电池由锂负极、锂金属氧化物正极和电解质构成,其电解质中含有锂离子导电材料和保护性薄膜层。在快速充电或在寒冷的条件下,如果没有保护层,电池中可能逐渐长出锂枝晶,最终会导致电池短路,大大降低电池的实用性和循环寿命。Wang表示:“关键在于调整分子化学,使其能够在表面自我组装。”在充电时,这种单层可以提供良好的固态电解质界面,从而保护锂负极。

研究人员将这种单层膜沉积在薄铜层上。在电池充电时,锂撞击单层并分解形成稳定的界面层。部分锂与剩余的层体一起沉积在铜上,原层分解的部分在锂上面进行重组,从而保护锂,防止生成锂枝晶。

据研究人员介绍,利用这项技术,可以提升电池的存储容量,增加充电次数。Wang说:“这项技术的关键在于能够在需要的时候及时形成一层膜。这种膜可以分解并自动转化,然后留在铜上并覆盖锂表面。这种技术可以应用于无人机、汽车或一些水下低温应用的小型电池中。”

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