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查尔默斯理工大学制定锂金属电池充电和操作指南降低短路风险

2021-02-20 11:41 作者: 来源: 本站 浏览: 15次 字号:

摘要:    盖世汽车讯 据外媒报道,由瑞典查尔默斯理工大学领导的国际研究小组近期制定出锂金属电池充电和操作指南,可大幅提高效率及降低短路风险。作为新一代高能量密度电池,业界对于锂金属电池未来在汽车领域的应用寄予厚望。    锂金属电池以锂金属薄箔作为负极材料,而非石...

  

盖世汽车讯 据外媒报道,由瑞典查尔默斯理工大学领导的国际研究小组近期制定出锂金属电池充电和操作指南,可大幅提高效率及降低短路风险。作为新一代高能量密度电池,业界对于锂金属电池未来在汽车领域的应用寄予厚望。

  

锂金属电池以锂金属薄箔作为负极材料,而非石墨,因此具有较大能量密度,这一点与锂离子电池的原理相同。电池电极中没有石墨,不仅可以大大提高其活性物质比例、增加能量密度并减轻重量,同时,也使在正极上使用高容量材料成为可能,从而将电池能量密度提高三到五倍。

  

  

(图片来源:瑞典查尔默斯理工大学)

  

充电和放电过程中,安全性至关重要。近日,查尔默斯理工的研究人员与俄罗斯、中国和韩国的同事提出了可安全使用锂金属电池的方法,使电池在充电过程中,其中的锂金属不会形成被称为“枝晶”的针状结构,从而导致短路,甚至起火。

  

查尔默斯大学物理系研究员Shizhao Xiong 表示:“充电过程,金属沉积通常很不均匀,负极就会出现枝晶,随着时间推移,枝晶使正极和负极直接接触,从而导致锂金属电池会发生短路。因此,防止枝晶形成是解决短路问题的关键。而我们的指南可以很好地解决这一问题。”

  

控制锂在负极上的分布方式有很多种。充电过程中,锂金属结构主要受电流密度、温度和电解质中离子浓度影响。基于以上参数,研究人员可通过模拟和实验确定优化电荷方式,从而在锂金属阳极上形成高密度理想结构。

  

查尔默斯大学物理系Aleksandar Matic 表示:“充电时,电解液中的锂离子会变成锂原子,此时将其整齐排列非常困难。而指南对于在不同条件下控制该过程均十分有效,这将有助于制造出更加安全高效的锂金属电池。”