提高能量密度的电池对于实现大规模的运输电气化至关重要

树突是锂离子电池充电和放电循环的破坏性副产品。这些微小的沉积物会在电池的正极和负极之间形成,并随着时间的流逝而堆积。不可避免地,它们会缩短电池寿命。更成问题的是它们导致电池爆炸的风险。为了寻求更安全,更持久的电池,特别是电动汽车,卡车和飞机,研究人员继续探索抑制树枝状晶体形成的方法。

卡内基梅隆大学的研究人员发现,液晶可以与电池中的锂金属阳极一起用作电解质,以抑制树枝状晶体的生长。液晶代表了一类新的材料,其性质不同于传统的液体和固体。由于液晶分子倾向于以有序排列排列的趋势,因此发生了枝晶抑制。

在《美国国家科学院院刊》上发表的研究结果中,研究小组提出了各种设计标准,以选择液晶作为电池电解质,从而可以使功能良好的锂金属电池运转。

卡内基梅隆大学机械工程学副教授Venkat Viswanathan说:“这套全面的分子水平设计规则将为实现用于实用锂金属电池的新型电解质铺平道路。”

“提高能量密度的电池对于实现大规模的运输电气化至关重要。锂金属阳极提供了一种改善电池能量密度的有前途的方法,但枝晶的形成困扰着锂金属阳极的安全性和循环寿命,” Zeeshan Ahmad说。该论文的主要作者。

这些发现是基于研究小组先前使用固体电解质抑制枝晶的研究成果。尽管固体电解质可提供出色的枝晶抑制性能,但它们的锂离子传导性较慢,并且无法轻松集成到当前的锂离子电池中。另一方面,液体具有更快的电导率,但不能抑制树枝状结晶。

液晶材料位于两者之间的某个位置,因为它们具有一些定向顺序,但没有像固体一样的位置顺序。它们很容易集成到当前的锂离子电池中,更安全,并提供自发的枝晶抑制作用。

液晶确实有一个缺点:液晶的稳定性目前不如目前的液体电解质好。研究的下一步是进一步检查液晶材料,使其满足未来电池的所有设计标准。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。

相关推荐