非晶态锂将促进新型高性能电池发展

2020-08-04 16:04

微锂电

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导读:研究人员已经开始研究锂在电池循环过程中的沉积动力学。通过改变不同的参数,他们发现将锂转化为无定形是相对容易的,这在机电水平上是优越的。

非晶态锂的重大发现将促进新型高性能电池的出现

金属的无定形程度越高,其在电池中的电化学性能就越好。但是,电池行业的代名词锂主要以晶体形式出现-导致其在锂离子电池中的行为存在许多问题。

非晶态金属的生产特别具有挑战性。然而,一组电池材料研究人员最近发现了一种在电池中制造非晶金属(包括锂)的方法,这或多或少是出于偶然。来自爱达荷国家实验室和圣地亚哥大学的研究小组研究了锂离子电池充电前几分钟的原子水平。

研究人员在最近发表在《自然材料》上的“高性能可充电锂电池的玻璃锂金属阳极”中讨论了锂的电化学可逆性。这种可逆性决定了锂的形态和电学性质。因此,更好地理解这一过程可以促进高性能电池的发展。

当电池循环时,其锂离子沉积在阳极上。该过程的第一阶段被称为成核,其中第一部分金属离子形成一个起点,从那里其余的晶体金属颗粒生长。利用低温透射电子显微镜,该团队第一次成功地可视化了锂金属在阳极上的初始沉积。当锂以晶体形式沉积时,主要的成核作用决定了剩余锂在其周围生长的方式。研究人员将这一过程称为“锂胚胎生长”。

根据《自然材料》杂志的文章,“根据初始成核过程中原子间的相互作用(例如,原子的堆积密度、质量传递和能量传递),锂原子核的纳米结构可以从无序到有序,最终形成最终的微观结构并影响性能。”

当锂太结晶的电荷不一致,随后导致树突形成-生长的不规则形状的晶体。这样的树突大大缩短了电池寿命。加州大学圣地亚哥分校开创性的低温显微镜研究工作者Shirley孟说:“低温成像在材料科学中发现新现象的能力在这项工作中得到了展示。真正的团队合作使我们能够自信地解释实验数据,因为计算模型帮助解释了复杂性。”

非晶态锂的重大发现将促进新型高性能电池的出现