科學(xué)家開(kāi)發(fā)出更安全、壽命更長(zhǎng)的"三層"電池
文章來(lái)源：新能源網(wǎng) 更新時(shí)間：2025-01-10 15:10:57
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由首席研究員Kim Jae-hyun領(lǐng)導(dǎo)的DGIST能源與環(huán)境技術(shù)部的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種使用"三層固體聚合物電解質(zhì)"的鋰金屬電池。 這項(xiàng)創(chuàng)新大大提高了防火安全性，同時(shí)延長(zhǎng)了電池的使用壽命，使其成為電動(dòng)汽車(chē)和大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中的一個(gè)前景廣闊的解決方案。
DGIST的三層固體聚合物電解質(zhì)電池提高了安全性、效率和耐用性，解決了枝晶問(wèn)題，同時(shí)在1000次循環(huán)后保持了87.9%的性能。 它有望應(yīng)用于包括電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能系統(tǒng)在內(nèi)的多種領(lǐng)域。  
傳統(tǒng)的固體聚合物電解質(zhì)電池因結(jié)構(gòu)限制而面臨挑戰(zhàn)，這些限制阻礙了電極之間的最佳接觸。 這些局限性未能解決"枝晶"問(wèn)題--在反復(fù)充電和放電循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)的樹(shù)枝狀鋰形成。 樹(shù)枝狀突起具有嚴(yán)重的安全隱患，因?yàn)樗鼈兊牟灰?guī)則生長(zhǎng)會(huì)損壞電池連接，導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。 因此，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種三層結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)來(lái)解決這些問(wèn)題。 每一層都有不同的功能，大大提高了電池的安全性和效率。 這種電解液采用了"十溴二苯乙烷（DBDPE）"來(lái)防止起火，采用了"沸石"來(lái)增強(qiáng)電解液的強(qiáng)度，還采用了高濃度的鋰鹽"雙（三氟甲烷磺酰）亞胺鋰（LiTFSI）"來(lái)促進(jìn)鋰離子的快速移動(dòng)。 這種三層固體電解質(zhì)的特點(diǎn)是中間層堅(jiān)固，可增強(qiáng)電池的機(jī)械強(qiáng)度，而柔軟的外表面則可確保電極接觸良好，便于鋰離子移動(dòng)。 這樣就能加快鋰離子的移動(dòng)速度，提高能量傳輸率，并有效防止枝晶的形成。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的電池在經(jīng)過(guò) 1000 次充放電循環(huán)后，仍能保持約 87.9% 的性能，與通常只能保持 70-80% 性能的傳統(tǒng)電池相比，耐用性顯著提高。 它還能在火災(zāi)中自熄滅，從而大大降低了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。 這種電池預(yù)計(jì)將適用于從智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備等小型設(shè)備到電動(dòng)汽車(chē)和大型儲(chǔ)能系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域。 金博士表示："預(yù)計(jì)這項(xiàng)研究將為使用[固體聚合物]電解質(zhì)的鋰金屬電池的商業(yè)化做出重大貢獻(xiàn)，同時(shí)提高[能源]存儲(chǔ)設(shè)備的穩(wěn)定性和效率。" DOI: 10.1002/smll.202406200 編譯自/scitechdaily |
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