據(jù)外媒報道,普渡大學Vilas Pol能源研究小組(ViPER)進行了一項研究,有望開發(fā)高能量密度可充電鋰金屬
電池,并解決醚基電解液的電化學氧化不穩(wěn)定性問題。
(圖片來源:普渡大學)
該團隊的重點是設計和制造高容量材料,以用于下一代鋰離子、鋰硫、鈉離子、固態(tài)和超低溫電池系統(tǒng),并提高安全性。該�;瘜W工程教授 Vilas Pol表示:“目前儲能技術快速增長,旨在降低碳排放目標,并滿足消費電子和電動汽車市場對儲能系統(tǒng)的巨大需求。這要求下一代鋰電池具有更高的能量密度和安全性。”
用高能鋰金屬代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石墨負極材料,是一種富有前景的方法。然而,這種負極材料存在可循環(huán)性和安全性低等缺點。Pol表示:“從鋰金屬電池(LMB)新技術基礎研究的角度來看,開發(fā)可以兼容富有前景的正、負極的電解液化學成分,具有重要意義。”
在這項研究中,研究人員證明,當使用高非極性二丙醚(highly nonpolar dipropyl ether)作為電解液溶劑時,在工業(yè)可行配置下,低濃度乙醚基電解液(ether-based electrolyte)可以承受實際LMB中的長期高壓(4.3 V)操作。
Li表示:“本項研究的主要挑戰(zhàn)在于,利用稀醚基電解液,同時實現(xiàn)鋰金屬負極和高壓正極的長期循環(huán)。醚的氧化穩(wěn)定性較差,但與鋰金屬負極可以合理兼容。這項研究的目標是擴展其高壓能力。研究人員從分子水平上證實了,稀醚基電解液的溶劑化行為,與其在高壓正極上的性能之間,具有本質(zhì)上的相關性。”
通過詳細的經(jīng)典分子動力學(MD)模擬和密度泛函理論(DFT)計算,再加上多模態(tài)實驗分析,可以進一步解釋它們之間的相關性。結(jié)果表明,調(diào)節(jié)醚基電解液的溶劑化結(jié)構,可以重新排列溶劑化物種的降解順序,并在正極表面選擇性形成魯棒保護。此外,調(diào)整表面電雙層的成分,可以防止醚氧化。
這種獨特的動力學抑制方法不同于傳統(tǒng)的策略,如使用超高濃度電解液,或引入分子氟化以提高電解液的穩(wěn)定性,這大大增加了電池的成本。與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比,ViPER開發(fā)的LMB,有望將能量密度提高40%。
(責任編輯:子蕊)
免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與中國電池聯(lián)盟無關。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實,對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源:XXX(非中國電池聯(lián)盟)”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內(nèi)容、版權和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請在一周內(nèi)進行,以便我們及時處理。
QQ:503204601
郵箱:[email protected]