鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:666次 | 2021年10月08日
日本開發(fā)新型無負(fù)極鋰金屬電池 能量密度高/壽命長
鋰金屬電池(LMB)是一種新型鋰基可充電電池,由固態(tài)金屬代替鋰離子而制成,被視為最有前途的高能量密度可充電電池技術(shù)之一。然而,這種電池也存在一些局限性,如安全問題等。
(:phys.org)
近年來,研究人員嘗試通過無負(fù)極電芯設(shè)計來克服這些障礙,以提高鋰金屬電池的能量密度和安全性。據(jù)外媒報道,在一項(xiàng)新研究中,日本國家工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所(AIST)的研究人員基于使用Li2O犧牲劑,開發(fā)出具有高能量密度和長壽命的新型無負(fù)極鋰離子電池。
無負(fù)極全電芯電池架構(gòu),通?;趲в新阖?fù)極銅集流器的全鋰化正極。值得一提的是,無負(fù)極鋰離子電池的重量能量密度和體積能量密度,均可擴(kuò)展至最大極限。與更傳統(tǒng)的LMB設(shè)計相比,無負(fù)極電芯架構(gòu)還具有其他優(yōu)勢,包括成本更低、安全性更高和使電池組裝過程更簡單等。
為了充分釋放無負(fù)極鋰金屬電池的潛力,研究人員首先要了解,如何實(shí)現(xiàn)鋰金屬電鍍的可逆性/穩(wěn)定性。許多人通過工程設(shè)計和選擇更加有利的電解質(zhì)來解決這一問題,但大多以失敗告終。還有一些人嘗試使用鹽或添加劑來改善鋰金屬電鍍/剝離的可逆性。AIST的研究人員建議,使用Li2O作為犧牲劑,將其預(yù)加載至LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
研究人員表示:“實(shí)現(xiàn)高鋰可逆性具有挑戰(zhàn)性,尤其是考慮到電芯配置中有限的鋰儲存(通常為零鋰過量)。在這項(xiàng)研究中,我們在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極上引入Li2O,作為預(yù)加載犧牲劑,以供應(yīng)額外的鋰源。在長期循環(huán)過程中,這可以抵消鋰在初始無負(fù)極電芯中的不可逆損耗。”
除了使用Li2O作為犧牲劑,研究人員還提議,使用氟丙基醚添加劑來中和Li2O氧化過程中釋放的親核O2-,并防止由于在電池正極表面涂覆LiF基電解質(zhì)而出現(xiàn)的氣態(tài)O2的額外演變?!拔覀儼l(fā)現(xiàn),通過Li2O氧化釋放的O2-物質(zhì),可以被氟化醚添加劑協(xié)同中和。這會導(dǎo)致在正極/電解質(zhì)界面形成一層LiF基膜,使正極表面鈍化,并抑制醚溶劑的有害氧化分解。”
基于這種設(shè)計,該所研究人員制造出長壽命2.46Ah初始無負(fù)極軟包電芯。該電芯的重量能量密度為320Whkg-1,經(jīng)過300個運(yùn)行周期后,可保持80%的容量。
該團(tuán)隊(duì)提出的無負(fù)極設(shè)計,或?qū)⒂兄诮鉀Q鋰金屬電池的一些常見問題,推動開發(fā)更安全、能量密度更高、壽命更長的鋰基充電電池。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備