UNIST最近的一項研究引入了一項新技術,該技術有望顯著提升鋰金屬電池的性能,鋰電池是下一代可充電電池的有希望的候選者。該研究還通過實時原位觀察充放電循環驗證了提高電池性能的原理。

改善鋰電池性能



這一突破由UNIST的能源與化學工程學院的Hyun-Wook Lee教授領導,與新加坡的科學,技術和研究機構(A * Star)合作。

鋰金屬電池是一種可充電電池,其具有鋰作為陽極。在許多不同的陰極材料中,鋰金屬具有最低的驅動電壓並且具有比傳統石墨陽極大約10倍的容量。因此,作為用於電動車輛和大規模能量存儲系統的潛在的下一代陽極材料,它已經引起了很多關注。

雖然鋰金屬陽極是高能量密度電池的理想候選者,但在商業電池中充分使用它作為陽極仍然是難以捉摸的。例如,鋰金屬在電池的連續充電/放電過程中趨於生長為樹枝狀結構,這可能導致性能差。這是因為鋰金屬表面層上的這種樹枝狀結構通過刺穿電池隔板而觸發內部短路。

在該研究中,研究團隊通過用矽化鋰(LixSi)層塗覆鋰箔來抑制鋰金屬陽極的樹枝狀生長。結果表明在速率能力和循環穩定性方面具有優異的電化學性能。

還進行了原位光學顯微鏡研究以監測鋰在LixSi?改性鋰電極和裸鋰電極上的電化學沉積。傳統的鋰金屬陽極傾向於形成樹枝狀結構,已知樹枝狀結構通過刺穿電池隔板而觸發內部短路。然而,觀察到與裸鋰電極相比,可以在LixSi?改性鋰陽極上實現更均勻的鋰溶解/沉積。

“我們的研究提供了對鋰金屬陽極的電化學行為,體積膨脹以及鋰枝晶生長的直接觀察,”Lee教授說。 “在真正的電池中應用這一點也將有助於鋰金屬電池的商業化。”

該研究得到了由教育部資助的韓國國家研究基金會的基礎科學研究計劃的支持。他們的研究結果已於2018年7月6日發表在Advanced Materials上。