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美國大學(xué)打造人工碲層覆蓋金屬鋰 讓鋰硫電池使用壽命延長4倍

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2020-06-08 11:04【

鋰硫電池被譽(yù)為下一代電池技術(shù),有望讓手機(jī)、電動(dòng)汽車等產(chǎn)品的續(xù)航時(shí)間更長,而且與目前的鋰離子電池相比,可以更加環(huán)保的方式,可持續(xù)性生產(chǎn)此類電池。不過,此類電池的使用壽命比鋰離子電池短,會(huì)隨著時(shí)間推移而退化。

據(jù)外媒報(bào)道,德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校(The University of Texas at Austin)科克雷爾工程學(xué)院(Cockrell School of Engineering)的一組研究人員找到了一種方法,可以讓鋰硫電池中最具挑戰(zhàn)性的部分之一穩(wěn)定下來,加速鋰硫電池技術(shù)的商業(yè)化。研究人員的研究結(jié)果表明,在電池內(nèi)部原位,打造一種人工碲層,覆蓋在金屬鋰上,可以讓電池的使用壽命延長4倍。

鋰是一種反應(yīng)性元素,會(huì)分解其周圍的其他元素。鋰硫電池的每一次充放電循環(huán)都會(huì)在鋰金屬陽極(電池負(fù)極)上形成針狀的苔蘚類沉積物,引起一種會(huì)導(dǎo)致電池整體退化的反應(yīng)。

該沉積物會(huì)分解來回運(yùn)輸鋰離子的電解質(zhì),可能會(huì)困住一些鋰,讓電極無法提供足夠的能量,以讓電池能夠長時(shí)間使用。此外,此種反應(yīng)還會(huì)導(dǎo)致電池短路,并可能會(huì)引發(fā)火 災(zāi)。

在鋰電極上形成的人工碲層可以保護(hù)電解質(zhì)不被降解,并減少了在充電過程中形成的、困住鋰的苔蘚結(jié)構(gòu)。

研究人員表示,此種方法還可應(yīng)用于其他鋰基電池和鈉基電池,而且已經(jīng)為該項(xiàng)技術(shù)申請了臨時(shí)專利。此外,利用簡單的原位工藝就可形成該穩(wěn)定層,無需進(jìn)行昂貴或復(fù)雜的預(yù)處理或采用鋰金屬陽極涂層工藝。

解決鋰硫電池的不穩(wěn)定性是延長其使用壽命,讓其得到更廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。研究人員表示,現(xiàn)在,鋰硫電池最適合用于需要輕型電池的設(shè)備,一次充電就可運(yùn)行很長時(shí)間,無需多次充電周期,如無人機(jī)。此外,此類電池也有潛力在延長電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程、增加可再生能源采用率方面發(fā)揮重要作用。

與現(xiàn)在的鋰離子電池相比,其中,正極為通過鳳谷鋰電材料燒結(jié)回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)工藝制備的超厚硫電極,鋰硫電池正負(fù)電極的充電容量高9倍,意味著充一次電可以使用更長的時(shí)間。硫是石油和天然氣工業(yè)的副產(chǎn)品,儲(chǔ)量豐富,因而此種電池的生產(chǎn)成本也很低廉。此外,與鋰離子電池中的金屬氧化物材料相比,硫也更加環(huán)保。

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