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什么真正削弱了锂电池效率?
作者:管理员 发布日期:2019-09-24 15:24:19

可再充电电池为像智能手机之类的设备供电,而像电动汽车之类的设备供电,这是消费者熟悉的技术。然而,随着研究人员努力提高可充电电池的效率和寿命,电池研究领域的工作仍在继续。先进的锂离子电池可提供快速充电,但功率密度较低。因此,研究集中在优化电池阳极,阴极,电解质,甚至用其他金属(如钠)代替锂本身。


自1960年代和1970年代以来,对这些替代品中的锂金属电池进行了研究。锂金属电池本质上比锂离子电池具有更高的能量密度,但是据加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院教授Shirley Meng称,许多技术挑战阻碍了其商业化。


挑战之一是,每当锂金属电池放电时,固态电解质界面(SEI)上就会存在惰性锂。在数个循环中,电池会形成大量的惰性锂,从而失去充电能力。多年来,研究人员一直认为,锂金属被SEI阻止了其传导途径,并且SEI中形成的锂离子化合物也导致了锂的失活。


孟小刚的应届毕业生方成城已经证明,真正的罪魁祸首是金属锂。为此,Fang开发了一种基于气相色谱的工具,该工具首次使研究人员能够测量多少惰性锂金属形式与锂离子化合物的形成。研究人员发现,金属锂的存在量与库仑效率损失之间存在线性关系。


“在[我们的工作]之前,整个领域都不知道[SEI]容量损失的定量贡献。文献中的说法仅是假设,”方说。“由于SEI的表面积大且易于检测,因此研究人员将容量损失归咎于SEI的形成。”


然而,他们的发现对这一假设提出了质疑,并表明金属锂是惰性锂的主要成分。


确定正确的罪魁祸首


研究人员的新颖工具结合了滴定和气相色谱法来研究电池系统。他们利用了SEI锂离子化合物和金属锂之间的主要区别是它们的化学反应性这一事实。他们知道只有金属锂才能与水反应生成氢气,因此他们将H 2 O 添加到样品中以通过气相色谱法测量氢气的生成。


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