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一种简单的去掉 剂,都才能增加硅负极的下皮 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,科学家们无缘无故在寻找新型电极材料和电解质。亲们的目标是提高电池的储都才能力,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法律土法律法律依据,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。因此,这个 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。因此,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,仍然处在一定障碍。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,会原困电池退化,循环寿命缩短。”

目前,锂离子电池电解液中的溶剂混合物,包括有一种溶解的锂盐,以及有机去掉 剂(通常超过有一种,要花费有一种)。阿贡的科学家们提出新策略,对电解液去掉 剂进行独特设计,使多量的另外有一种盐中,含高高一种二价或三价金属阳离子,比如Mg2+、Ca2+、Zn2+或Al3+。类似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),都才能增加硅负极的下皮 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:“亲们通过含高标准商业化电极的全部电池,对MESA进行全面测试。这个 新型化学物质行态简单,具有可伸缩性,与现有电池技术全部兼容。”

Vaughey补充道,“在这个 项目中,阿贡的电池分析、建模和原型(CAMP)设施,让亲们获益匪浅,帮助亲们解读MESA的物质构成。”

同去,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去掉 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,在电池中测试的有一种金属盐中,去掉 Mg2+或Ca2+的电解质盐,在数百次充放电循环中效果最佳。类似于电池的能量密度比类似于石墨电池高出200%。

Key表示:“根据测试结果,亲们全部有理由相信,这项科学科学发明 将起到推动作用,使硅负极取代石墨,原困与石墨同去构成负极(浓度略超过石墨哪几个百分点),并原困产生深远的影响。”

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