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一种改善电池性能的新方法

UNIST最近的一项研究引入了一项新技术,该技术有望显着提升锂金属电池的性能,锂电池是下一代可充电电池的有希望的候选者。该研究还通过实时原位观察充放电循环验证了提高电池性能的原理。



提高电池性能

这一突破由UNIST的能源与化学工程学院的Hyun-Wook Lee教授领导,与新加坡的科学,技术和研究机构(A * Star)合作。

锂金属电池是一种可充电电池,其具有锂作为阳极。在许多不同的阴极材料中,锂金属具有最低的驱动电压并且具有比传统石墨阳极大约10倍的容量。因此,作为用于电动车辆和大规模能量存储系统的潜在的下一代阳极材料,它已经引起了很多关注。

虽然锂金属阳极是高能量密度电池的理想候选者,但在商业电池中充分使用它作为阳极仍然是难以捉摸的。例如,锂金属在电池的连续充电/放电过程中趋于生长为树枝状结构,这可能导致性能差。这是因为锂金属表面层上的这种树枝状结构通过刺穿电池隔板而触发内部短路。

在该研究中,研究团队通过用硅化锂(LixSi)层涂覆锂箔来抑制锂金属阳极的树枝状生长。结果表明在速率能力和循环稳定性方面具有优异的电化学性能。

还进行了原位光学显微镜研究以监测锂在LixSi?改性锂电极和裸锂电极上的电化学沉积。传统的锂金属阳极倾向于形成树枝状结构,已知树枝状结构通过刺穿电池隔板而触发内部短路。然而,观察到与裸锂电极相比,可以在LixSi?改性锂阳极上实现更均匀的锂溶解/沉积。

“我们的研究提供了对锂金属阳极的电化学行为,体积膨胀以及锂枝晶生长的直接观察,”Lee教授说。 “在真正的电池中应用这一点也将有助于锂金属电池的商业化。”

该研究得到了由教育部资助的韩国国家研究基金会的基础科学研究计划的支持。他们的研究结果已于2018年7月6日发表在Advanced Materials上。

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