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解开锂电池固体电解质界面成分 盼打造全新电池技术

2018-04-25 16:57:29 【标王工业】 来源:bwgy2017 阅读

虽然锂离子电池已经是当今储能主流,但是其充放电的分子与原子基础科学至今还是个谜。

而根据美国能源部阿贡国家实验室在《Nature Catalysis》研究指出,研究团队已突破性地得出电极与液态电解质之间的固体电解质界面(solid-electrolyte interphaseSEI)化学成分。阿贡国家实验室材料科学部门(MSD)化学工程师Dusan Strmcnik表示,这将有助于提高团队对锂电池寿命的预测能力,而这对电动车制造厂商至关重要。

长久以来科学家都致力于破解锂离子电池SEI,但只知道电池充电时形成会形成SEI,在石墨电极上产生千分之毫米厚的薄膜,而该薄膜可保护界面发生有害反应,同时让锂离子在电极跟电解质之间穿梭,因此对于锂离子电池来说,性能良好的SEI为必要条件。Strmcnik指出,电池效率与寿命取决于SEI品质,假如科学家可以找出其化学性质与独立成分规则,即可借由SEI提升电池效率。

因此阿贡国家实验室与丹麦哥本哈根大学、德国慕尼黑工业大学和BMW集团的组成国际研究团队,并成功解开锂离子电池SEI常见化学物质氟化锂(lithium fluoride)。

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实验和计算结果指出,电池充电过程中会产生氟化氢(hydrogen fluoride)电化学反应,从电解质转变成固态氟化锂并生成氢气,这类反应高度依赖石墨、石墨烯和金属等电极材料,证明电池催化剂的重要性。

该团队也同时研发新型检测氟化氢浓度方式,由于氟化氢是由湿气与锂盐(LiPF6)形成的有害物质,该检测方法在SEI未来科学研究居关键地位。研究员Nenad Markovic表示,该研究日后将在BMW电池研发中心测试,研究下一步则是计划设计全新锂离子电池技术,为当今锂离子电池开辟另一条道路。

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