ORNL科學家找到用電化學脈沖改善鋰固態電池接觸阻抗的新方法

2021-11-12 13:38:46來源：cnBeta.COM 關鍵詞：固態電池電池制造閱讀量：23521

導讀：該研究的其中一部分，側重于電池的陽極結構。目前常見的陽極材料，多由石墨和銅的混合物制成。不過鑒于極高的能量密度，許多研究正著力于使用純鋰金屬作為替代陽極。

　　美國橡樹嶺國家實驗室(ORNL)科學家們，剛剛在《ACS 能源快報》上介紹了可用電化學脈沖來克服下一代鋰金屬電池弱點的有效途徑。New Atlas 指出，下一代儲能裝置的研發方向，主要涉及使用高密度鋰金屬和固態材料，而非液態的電解質。而 ORNL 的新研究，就很好了結合了這兩方面。

　　此前，美國科學家已經展示了如何在電化學脈沖的幫助下，化解與這些架構相關的穩定性問題，從而為提升電動汽車 / 智能機續航而鋪平了道路。

　　該研究的其中一部分，側重于電池的陽極結構。目前常見的陽極材料，多由石墨和銅的混合物制成。不過鑒于極高的能量密度，許多研究正著力于使用純鋰金屬作為替代陽極。

　　迄今為止，想要將鋰金屬整合到電池中的做法，已被證明是相當困難的。期間科學家們遇到了各種安全問題，且一時難以化解。

　　一種觀點認為，使用固體電解質來代替液體電解質的話，可能更適合搭配鋰金屬陽極一起使用。

　　ORNL 的科學家們，顯然也想到了這一研發路徑，并且提出了能夠以一種穩定、持久的方式，將兩者結合到一起、而不在性能上有所妥協的新方法。

　　據悉，固態電池的一個弱電，就是持續的充放電循環會形成空隙、進而導致接頭不穩 —— 也就是所謂的接觸阻抗(Contact Impedance)。

　　為了消除接觸阻抗，其中一種方法是施加壓力。但這種技術需要在電池服役時段內定期使用，且同樣可能導致短路。

　　好消息是，ORNL 科學家們發現，在結合了鋰金屬陽極和固體電解質后，他們就能夠通過施加較短的高壓電化學脈沖，來有效地消除這些空隙。

　　電壓脈沖可以讓電流包圍并消除空隙，從而在材料接口處形成更廣泛的接觸。更棒的是，這套方案對于電池本身也沒有不利影響。

　　通過巧妙運用該方法，我們甚至能夠讓電池恢復至初始容量。當然，這還得看未來幾年的固態鋰金屬電池研究能夠發展到哪個階段。

　　ORNL 研究團隊指出，這套系統能夠在更小的封裝中，帶來兩倍于當今解決方案的能量密度。這意味著電動汽車可在每次充電后行駛得更遠，智能機也可一次續航數天。

　　項目聯合負責人 Ilias Belharouak 表示：“該方法有助實現全固態電池架構，而不會施加可能損壞電池的外力。開發期間，電池能夠正常制造，然后在其疲勞時施加電壓脈沖來刷新激活”。

　　最后，ORNL 科學家們將持續開發這項技術，通過試驗找到更前沿的電解質材料、并研究如何將其規模擴展到可投入實際實際使用。

　　感興趣的朋友，可移步至《ACS Energy Letters》查看全文，原標題為《Improving Contact Impedance via Electrochemical Pulses Applied to Lithium–Solid Electrolyte Interface in Solid-State Batteries》。

　　(原標題：ORNL科學家找到用電化學脈沖改善鋰固態電池接觸阻抗的新方法)

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