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韩国电气研究院开发锂金属电池 具有高容量和稳定性

汽车 盖世汽车网    2022-09-06 16:48

盖世汽车讯据外媒报道,韩国电气研究院(KERI)新一代电池研究中心的研究人员探讨开发锂金属电池

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(图片来源:KERI)

 

目前,锂离子电池通过嵌入机制,使锂离子出入石墨负极而产生能量。相比之下,锂金属电池使用金属锂负极,比石墨负极的理论容量要高10倍(3860 mAh/g),在电动汽车和储能系统领域受到关注。然而,在循环过程中,锂枝晶生长可能导致电池内部短路,存在火灾和爆炸等风险。

为了解决这一问题,KERI开发了一种具有空心核的一维锂可控多孔碳结构(1D Li-confinable porous carbon structure),并在空心核中加入少量具有锂亲和力的金纳米颗粒。金可以优先与锂发生反应,控制锂的生长方向,从而减少核内产生的锂沉积。此外,壳体部份拥有很多纳米孔,促进锂离子向核空间移动。

研究人员观察到,在现有空心核壳锂主体里,锂会在高速率充电条件下沉积在导电碳壳上,而不是核内。因此,该团队在壳体中引入许多纳米级孔隙,即使在高达5 mA/cm2的电流测试条件下,也不会出现锂枝晶生长现象,并且库仑效率得到显著提高。

该团队与韩国中央大学(Chung-Ang University)的Janghyuk Moon教授合作,对该材料设计的有效性进行了理论验证。模拟结果表明,壳孔可以减少锂离子扩散长度,而金纳米颗粒提高了锂亲和力,即使在高电流充电条件下,也能使锂沉积保持在结构内。此外,在4C速率(容量保留率82.5%)的高电流密度下,所设计的锂主体表现优良的循环性能(超过500次)。值得一提的是,该技术能够满足实用需求,因为该团队使用了静电纺丝技术,在大规模生产合成材料方面具有优势。

该团队的Kim博士表示:“锂金属电池具有高容量优势,但存在稳定性和安全性不足等问题。在实现商业化的道路上,还需要克服很多障碍。这项研究开发出了一种锂金属存储主体量产技术,该主体具有高库仑效率,可用于快速充电锂金属电池,具有重要意义。”

【以上内容转自“盖世汽车”,不代表本网站观点。 如需转载请取得盖世汽车网许可,如有侵权请联系删除。】

 

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责任编辑: 4161HSS

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