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如何延長鋰電池的使用壽命,提高其安全性?

作者:保定騰輝光電文章出處:www.vdngko.tw 發表時間:2020-03-26

隨著數字智能設備和電動汽車市場的不斷增長,鋰金屬電池可以說是有前途的高密度儲能技術之一。LED路燈廠家它是一種固態冷光源,具有環保無污染、耗電少、光效高、壽命長等特點,因此,LED路燈將成為道路照明節能改造的佳選擇。LED路燈它是一種基于半導體PN結形成的用微弱的電能就能發光的高效固態光源,在一定的正向偏置電壓和注入電流下,注入P區的空穴和注入N區的電子在擴散至有源區后經輻射復合而發出光子,將電能直接轉化為光能。然而,鋰金屬電池技術的一個主要障礙是出現了無法控制的鋰樹突,造成充電能力差和安全隱患。LED路燈它是一種基于半導體PN結形成的用微弱的電能就能發光的高效固態光源,在一定的正向偏置電壓和注入電流下,注入P區的空穴和注入N區的電子在擴散至有源區后經輻射復合而發出光子,將電能直接轉化為光能。

鋰枝晶是指當鋰作為電池負極或陽極時,在鋰金屬表面生長的針狀物。它會引起有害的副反應,降低能量密度,甚至導致電極短路,引起火災或爆炸。

亞利桑那州立大學的一項新研究發現,使用三維聚二甲基硅氧烷(PDMS)層作為電池中鋰金屬陽極的基質材料可以有效地抑制鋰枝晶的形成。延長電池壽命并減少安全隱患。該研究于3月6日在新的頂級期刊NatureEnergy上發表。

該論文的首席研究員江漢青教授說,這一發現對鋰離子電池和鋰空氣電池以及其他金屬陽極電池都具有重要意義。因為幾乎所有用作電池陽極的金屬都會產生樹枝狀晶體,如鋅、鈉和鋁電池。

Jianghanqing說,他和他的團隊不是試圖從材料或電化學的角度來解決問題,而是從機械工程師的角度來解決問題。他說:“已知的研究表明,在應力作用下,微小的錫針或錫須(類似于樹突晶)從錫金屬表面突出,因此,我們通過類比,研究了樹突晶鋰生長的原因——應力。"可能性"

在第一輪研究中,研究人員在電池陽極底部添加了一層柔性PDMS,發現鋰枝晶的生長明顯減少。研究人員的分析表明,金屬鋰電極中的累積應力是由PDMS基體以褶皺變形的形式釋放出來的,這種枝晶減少的趨勢與應力釋放直接相關。

“這是第一次通過實驗證明殘余應力在鋰枝晶形成過程中起著關鍵作用,”姜漢清說。

除了研究鋰枝晶的生長機理外,姜漢清的團隊還進一步研究了如何利用這種現象(應力釋放減少枝晶的生長)來延長鋰金屬電池的壽命,同時保持較高的能量密度。

研究者提出的方法是將pdms矩陣制成具有多個曲面的三維結構。”以含有大量小孔的方糖為模板,pdms進入方糖內部的孔隙形成連續的網絡基,然后鍍一層薄薄的銅來傳導電子。用金屬鋰填充這些孔隙。Jianghanqing解釋說:“作為多孔海綿層,pdms可以有效地減少壓力,抑制樹突狀物的生長。”

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