阿贡团队开发新电解质 提升锂离子电池中硅负极的性能

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(图源:阿贡官网)

盖世汽车讯 据外媒报道,美国能源部阿贡国家实验室的研究人员,开发出新型电解质混合物和有本身简单的加进剂,能否增加硅负极的表皮和整体稳定性,有望应用于下一代锂离子电池。

为了生产新一代锂离子电池,数十年来,科学家们一个劲在寻找新型电极材料和电解质。大伙儿的目标是提高电池的储能否力,使其寿命更长,成本更低,也更安全。有了新一代电池,电动汽车有望进一步普及,并通过更加廉价可靠的储能土法律措施,加速电网向可再生能源扩张。

对科学家们来说,硅负极已成为取代当前石墨负极的首选材料。从理论上来说,硅具有明显的储能优势,其锂存储量几乎是石墨的10倍。以后,这些 物质的成本低,更具商业吸引力。作为地壳中第二大元素,硅元素在计算和通信硬件中应用广泛,已具备一系列加工技术。以后,阿贡化学科学与工程部门(CSE)的高级化学家Jack Vaughey指出,“硅负极的应用,仍然处于一定障碍。在循环过程中,锂离子电池的硅基负极与电解液剧烈反应。长此以住,会原因分析 电池退化,循环寿命缩短。”

目前,锂离子电池电解液中的溶剂混合物,包括有本身融化的锂盐,以及有机加进剂(通常超过有本身,大慨有本身)。阿贡的科学家们提出新策略,对电解液加进剂进行独特设计,使多量的另外有本身盐中,所蕴藏本身二价或三价金属阳离子,比如Mg2+、Ca2+、Zn2+或Al3+。之类于于增强型电解质混合物,统称为“MESA”(mixed-salt electrolytes for silicon anodes,代表用于硅负极的混合盐电解质),能否增加硅负极的表皮和整体稳定性,改善长期循环和使用寿命。CSE部门化学技师Baris Key表示:“大伙儿儿通过所含标准商业化电极的完全电池,对MESA进行全面测试。这些 新型化学物质社会形态简单,具有可伸缩性,与现有电池技术完全兼容。”

Vaughey补充道,“在这些 项目中,阿贡的电池分析、建模和原型(CAMP)设施,让大伙儿儿获益匪浅,帮助大伙儿儿解读MESA的物质构成。”

一起去,阿贡研究人员重点观察MESA电解液的工作过程。在充电过程中,电解液中的金属阳离子加进剂,随着锂离子迁移到硅基负极,形成锂金属硅相,比锂硅相更稳定。在新型电池化学反应过程中,硅负极和电解液之间极少产生有害副作用。经过证明,在电池中测试的有本身金属盐中,加进Mg2+或Ca2+的电解质盐,在数百次充放电循环中效果最佳。之类于于电池的能量密度比之类于石墨电池高出3000%。

Key表示:“根据测试结果,大伙儿儿完全有理由相信,这项发明将起到推动作用,使硅负极取代石墨,将会与石墨一起去构成负极(浓度略超过石墨几只百分点),并将会产生深远的影响。”