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科学家发现锂电池产生枝晶的罪魁祸首竟跟电解质中某些物质有关!

作者:手机买球 时间:2021-07-30 08:06
本文摘要:据外国媒体报道,专家找到锂离子电池电池中纤维状构造(即树突和枝晶)生长的直接原因,此类构造有时候不容易导致锂离子电池电池短路故障、常见故障乃至发生爆炸事故。(图片出处:大西北中国太平洋国家级实验室)美国能源部大西北中国太平洋国家级实验室(DepartmentofEnergysPacificNorthwestNationalLaboratory,PNNL)的一个科学研究工作组寻找,电池电解质溶液(使电池再次出现重要化学变化的液體原材料)中一些化学物质提高了树突和枝晶的生长。

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据外国媒体报道,专家找到锂离子电池电池中纤维状构造(即树突和枝晶)生长的直接原因,此类构造有时候不容易导致锂离子电池电池短路故障、常见故障乃至发生爆炸事故。(图片出处:大西北中国太平洋国家级实验室)美国能源部大西北中国太平洋国家级实验室(DepartmentofEnergysPacificNorthwestNationalLaboratory,PNNL)的一个科学研究工作组寻找,电池电解质溶液(使电池再次出现重要化学变化的液體原材料)中一些化学物质提高了树突和枝晶的生长。科学研究工作组期待该寻找能够提高新方式的产品研发,最终根据操控电池成份的机构树突和枝晶的生长。

树突是一种细微、绵软的树形结构构造,不容易在锂电池中生长,其纤维状突起的一部分称之为枝晶。二种物品都是会造成 巨大危害,必须穿透电池內部的膈膜,如同野草能够穿透混凝土生活阳台或铺好的路面一样。并且,该类化学物质还不容易降低电解质溶液与锂中间的副作用,加速电池超温。锂金属电池的比能量比常见的锂离子电池电池高些,但是,树突和枝晶的不会有防碍了锂金属电池的普及化。

PNNL精英团队寻找,锂金属电池中的枝晶源于“SEI”膜(固态电解质正中间相互之间),即阳极氧化固体锂表层与液体电解质溶液中间的塑料薄膜。除此之外,专家还找到枝晶生长的元凶:炭酸丁二烯。炭酸丁二烯是一种必不可少的有机溶剂,可加到电解质溶液中以提高电池特性。結果证实,更是炭酸丁二烯让电池更非常容易毁损。

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科学研究工作人员为该科学研究专业设计方案了纳米技术尺寸的锂金属电池,再作应用视頻一步步地展览了电池中枝晶的生长全过程。当锂离子电池刚开始在阳极氧化摆满或“温度场”时,树突就刚开始组成,一开始是颗粒尺寸,答复了树突的面世。伴随着更为多的锂分子摆满在一起,该构造就不容易逐渐生长,如同石笋从洞窟底端生长出去一样。

科学研究工作组寻找,SEI表层的动能驱动力不容易将更为多锂离子电池推上去比较慢持续增长的树突柱上。随后,突然,一根枝晶长出来。针对该精英团队而言,猎捕枝晶生长出去的一瞬间并不更非常容易。因此,专家结合用以了原子力光学显微镜(AFM)和自然环境磁感应透射电镜(ETEM)。

ETEM是一种十分珍贵的仪器设备,能够让专家在实际标准下科学研究电池的运行状态。该精英团队应用AFM精确测量了枝晶生长时的细微能量,而且根据将AFM的悬壁顶端向拖动,精确测量出有枝晶生长的能量,而且精确测量了枝晶生长全过程中树突对其造成的能量。科学研究工作组寻找,炭酸丁二烯的成分与树突和枝晶的生长必须关联。

科学研究工作组在电解质溶液里加到的炭酸丁二烯就越大,就不容易生长越低的枝晶。专家运用电解质溶液化合物保证试验,变化其成份,以提升树突,比如,科学研究工作人员加来到的环已酮,就可以劝阻树突和枝晶的生长。

了解电池中枝晶造成和生长的缘故,能够为防止枝晶或是操控枝晶,最终防止电池损害获得新理念。科学研究工作人员答复,更为掌握地了解电池枝晶将有助为锂金属电池在纯电动车、笔记本、手机上和别的行业的广泛运用清扫路面。


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