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亚英体育app:锂电池新技术:能量密度提高30%成本降低

发布时间:2021-07-13 01:46:01来源:亚英体育-亚英体育app|首页编辑:亚英体育-亚英体育app|首页阅读: 当前位置:首页 > 奇趣自然 > 手机阅读

亚英体育app:哥伦比亚大学材料科学与工程学院的助理教授杨远研发了一种提升锂离子电池能量密度的全新方法。他的三层结构电极能在露出的空气环境中保持稳定,因而使得电池电量更为长久、生产成本更进一步减少亚英体育。该研究可以将锂电池的能量密度提升10-30%,涉及论文于10月初公开发表在了《NanoLetters》期刊上。

  当锂电池第一次电池时,它们在第一个循环就损失了超过5-20%的能量,杨远说,通过结构的改良,我们早已需要防止这种损失。同时,我们的方法在减少电池寿命方面有极大潜力,未来将会应用于便携式电子设备和电动汽车。  在被生产出来之后的第一次电池期间,锂电池中的一部分电解质会因还原成反应,从液态变成固态,并吸附在电池的负极上。

这个过程是不可逆的,不会减少电池的存储能量。  在现有的电极生产技术下,这一过程来带的损失大约为10%,但是对于具备高容量的下一代负极材料,例如硅,损耗则将超过20-30%,这是将大大降低电池的实际能用容量。

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  为了补偿这样的初始损耗,传统的方法是在电极中重新加入某些富锂材料。然而,由于这类材料大多在空气环境中不平稳,因此必需在几乎没水分的潮湿空气里生产,故而大幅度减少了电池的生产成本。石墨/PMMA/Li三层电极在电池电解质中洗净24小时之前(左)和之后(右)的对比。在浸泡电解质之前,三层电极在空气中是平稳的。

洗净后,锂与石墨反应,颜色变黄。  杨远研发的这种三层电极结构则保证了电极几乎可以在普通空气环境下已完成生产。

  首先,他用于了一层PMMA(即少见的有机玻璃材料),来阻隔锂与空气和水分的认识;然后在PMMA聚合物上加一层人造石墨或硅纳米颗粒等活性材料;最后,他让PMMA聚合物层沉淀在电池电解质中,从而将锂与电极材料导通。  杨远说明说道:这样我们就可以防止不稳定的锂和锂化电极间的空气认识。

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使用该结构的电极可以在普通空气环境下已完成,更容易构建电池电极的量产。  三层结构电极的生产过程:PMMA在初始状态下保证锂会与空气中的水分再次发生反应。当PMMA被电池电解质沉淀后,石墨与锂认识以补偿由于电解质的还原成而引发的初始损耗。图片来源:哥伦比亚大学  杨远的方法将现有石墨电极的损耗从8%减少到0.3%,将硅电极的损耗从13%减少到-15%(负数回应由于加到了新的锂材料,造成电池的容量教教初始状态还有了减少)。

过量的锂可以补偿随后循环中的容量损失,因此可以更进一步强化电池的循环寿命。  锂离子电池的能量密度(或者叫容量)在过去的25年中仍然维持着5-7%的年增长率,而杨远研究成果给进一步提高这个增长率获取了可行性方案。他的团队现在正在希望增加PMMA涂层的厚度,以减少其在锂电池中的比例更加较低,并谋求构建工业化生产。

  耶鲁大学的化学助理教授王海良说道:三层电极结构的设计十分精妙,需要在普通空气环境下生产不含锂金属的电极。电极的初始库仑效率仍然是锂离子电池行业的众多难题,因此这种非常简单有效地的补偿技术终将引发人们很大的兴趣。-亚英体育app。

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