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研究人员确定改善锂金属电池性能的最佳压力

导读 一个由材料科学家和化学家组成的团队已经确定了锂金属电池或 LMB 在电池运行期间需要承受的适当堆栈压力,以产生最佳性能。该团队包括来

一个由材料科学家和化学家组成的团队已经确定了锂金属电池或 LMB 在电池运行期间需要承受的适当堆栈压力,以产生最佳性能。

该团队包括来自加州大学圣地亚哥分校、密歇根州立大学、爱达荷州国家实验室和通用汽车研发中心的研究人员,他们在 10 月 18 日的《自然能源》杂志上展示了他们的发现。

用锂金属代替石墨做电池负极是部分电池研发领域的终极目标;这些锂金属电池 (LMB) 有可能将当今最好的锂离子技术的容量提高一倍。例如,在电池重量相同的情况下,锂金属电池驱动的电动汽车的续航里程是锂离子电池驱动的汽车的两倍。

尽管与锂离子电池相比具有这一优势,但 LMB 不被认为是为电动汽车或电子产品供电的可行选择,因为它们的使用寿命短且存在安全隐患,特别是由锂枝晶生长引起的短路。研究人员和技术人员已经注意到,在电池循环期间使 LMB 承受压力可提高性能和稳定性,有助于解决这一寿命挑战。但是这背后的原因还没有被完全理解。

“我们不仅回答了这个科学问题,还确定了所需的最佳压力,”加州大学圣地亚哥分校纳米工程系教授、该论文的资深作者 Shirley Meng 说。“我们还提出了新的测试协议,以获得最大的 LMB 性能。”

在Nature Energy研究中,研究人员使用多种表征和成像技术来研究 LMB 形态并量化电池在不同压力下的性能。

他们发现更高的压力水平迫使锂颗粒沉积在整齐的柱子中,中间没有任何多孔空间。实现这一结果所需的压力为 350 公斤帕斯卡(大约 3.5 个大气压)。相比之下,承受较低压力的电池是多孔的,锂颗粒以无序的方式沉积,为枝晶生长留下空间。

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