日本信州大学采用镁盐抑制锂晶枝 欲用电镀技术攻克难题
发布日期:2018-03-13    来源:中国高科技行业门户    

据外媒报道,日本信州大学(Shinshu University)研发了抑制锂硫电池及锂空气电池内锂枝晶增生的新方法。研究团队将重质碳酸镁(magnesium bis)(三氟甲磺酰基,trifluoromethanesulfonyl)用作电解液添加剂(electrolyte additive),使沉积的镁与随后积聚的锂发生合金化反应(alloying reaction)。

 

 

相较于传统的石墨材料(LiC6: 372 mAh/g)而言,锂金属是一款极具前景的高能量密度电池负极材料,因为其理论容量(theoretical capacity)高达3860 mAh/g。然而,锂金属的应用也存在诸多安全风险,容易生成锂晶枝,渗入蓄电池隔板(separator),引起电池内部短路。为此,研发人员采用了诸多方法,用于预防锂晶枝的出现,包括:采用t3D matric基材、电解液添加剂及利用固态电极。

 

添加镁盐抑制锂晶枝生成的示意图:

 

 

(a)研究人员采用了一款市面上可购得的电解液,锂晶枝呈非均匀分布。通过反复的沉积-溶解循环,淤积形态(deposition morphology)导致了锂晶枝的生成,该物质将引起电量的急速衰减和热逃逸(thermal runway)。

 

(b)在含有镁盐的电解液中,镁离子出现衰减,并在基材上生成金属镁,这主要得益于其标准电机电势(standard electrode potential)较高。随后,锂积聚物将与镁金属发生电化学反应,生成锂镁二元合金(binary Li–Mg alloy)。

 

尽管该方法能抑制锂晶枝的形成,但研究人员却发现,难以发生可逆反应,而这对于可充电电池而言,无疑是非常重要的前提条件之一。研究人员正在研究其他镁盐,并致力于提升镁盐与锂金属的电化学稳定性,从而使可逆反应的发生更容易些。

 

研究人员希望利用电镀技术(plating technology)来解决上述难题,并最终研发一款紧凑型大容量锂电池。



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