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      鋁鋰合金誘導的可充電金屬鋰電池

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      鋁鋰合金誘導的可充電金屬鋰電池

      發布日期:2018-12-03 作者:xjl 點擊:

      受制于離子型鋰電池的蓄電量和安全性,目前的新能源電動汽車在市場上卻并不是很受歡迎。與各種利好的政策和鋪天蓋地的宣傳相比,新能源電動汽車的市場普及率就略顯尷尬。究其原因,無非就是電動汽車電池的安全性和續航能力。電池的續航能力和安全性解決,新能源汽車的市場普及率毫無疑問將大大提高。


        具有大蓄電量和高功率的可充電電池,是目前新能源汽車電池領域的熱點??沙潆姷慕饘黉囯姵赜捎诮饘貺i(鋰)具有高的理論比能量(3860Ah/Kg),低密度(0.59Kg/立方米),和最低的還原電位等特性,一直被當作是具有廣闊的應用前景的電池技術,不僅可以用在新能源汽車領域,在儲能電網方面也具有廣泛的應用價值。但是同時,鋰金屬電極是所有類型的電池陽極材料中危險性最大的材料,這種危險性主要來源于金屬Li(鋰)存在著非常巨大的體積變化和不平衡的鋰金屬沉積,導致內部短路,進而引起電池內部起火和其他危險事件。與此同時,在放電過程中,生成的氧化鋰會在鋰金屬電極表面堆積形成一層膜包裹住鋰電極,阻止Li(鋰)電極與電解液接觸而斷電,導致電池效率降低,使用時間縮短,這也阻礙了鋰金屬在可充電電池中的應用。因此,怎樣保護金屬Li(鋰)電極一直是鋰電池研究的熱點問題。


        最近,最新一期的《德國應用化學》報道了中國科學院化學研究所郭玉國團隊和華中農業大學曹菲菲團隊合作的利用鋁鋰合金介質誘導的金屬鋰電池,不僅保證了金屬鋰電池的安全性和循環穩定性,還能補充電池使用過程中消耗的鋰金屬,從而延長了金屬鋰電池的使用壽命。


        他們首先制得了由納米鋁包覆的具有三維結構的納米銅流體,用這種納米復合結構來保證金屬Li在立體的電極內部沉積均勻,平衡溶解。實驗結果表明,當采用納米鋁包覆的三維納米銅箔來引導金屬Li沉積之時,金屬Li會在原來的位置優先和鋁發生合金化反應形成親鋰的鋰鋁合金層,然后這層鋁鋰合金層將作為鋰的成核位點,誘導金屬Li(鋰)向四周呈球狀生長,均勻沉積,從而提高電池的安全性能。另外,在金屬鋰電池的充電放電循環過程中,金屬Li(鋰)或多或少會被消耗,這個時候,鋰鋁合金中儲存的Li(鋰)會被慢慢地釋放出來補充被消耗的鋰金屬,從而保證了金屬Li(鋰)在循環使用過程中的量的平衡。這種情況下,金屬Li電極表現出比尋常金屬鋰電池的循環使用壽命。


        雖然目前還只是研究階段,但是這一方法是金屬鋰電池技術的重大突破,不僅對于金屬鋰電池,還為其他的金屬電池提供了不一樣的發展思路。相信不久的將來,更安全,續航更長的電池將應用在新能源汽車上,新能源汽車產業將蓬勃發展,為環保事業做出貢獻。


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