日本用鎂鹽抑制鋰晶枝 欲用電鍍技術攻克難題
時間:2018-02-27 11:49來源:蓋世汽車 作者:綜合報道
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據外媒報道，日本信州大學（Shinshu University）研發了抑制鋰硫電池及鋰空氣電池內鋰枝晶增生的新方法。研究團隊將重質碳酸鎂（magnesium bis）（三氟甲磺酰基，trifluoromethanesulfonyl）用作電解液添加劑（electrolyte additive），使沉積的鎂與隨后積聚的鋰發生合金化反應（alloying reaction）。
相較于傳統的石墨材料（LiC6: 372 mAh/g）而言，鋰金屬是一款極具前景的高能量密度電池負極材料，因為其理論容量（theoretical capacity）高達3860 mAh/g。然而，鋰金屬的應用也存在諸多安全風險，容易生成鋰晶枝，滲入蓄電池隔板（separator），引起電池內部短路。為此，研發人員采用了諸多方法，用于預防鋰晶枝的出現，包括：采用t3D matric基材、電解液添加劑及利用固態電極。
添加鎂鹽抑制鋰晶枝生成的示意圖：
（a）研究人員采用了一款市面上可購得的電解液，鋰晶枝呈非均勻分布。通過反復的沉積-溶解循環，淤積形態（deposition morphology）導致了鋰晶枝的生成，該物質將引起電量的急速衰減和熱逃逸（thermal runway）。
（b）在含有鎂鹽的電解液中，鎂離子出現衰減，并在基材上生成金屬鎂，這主要得益于其標準電機電勢（standard electrode potential）較高。隨后，鋰積聚物將與鎂金屬發生電化學反應，生成鋰鎂二元合金（binary Li–Mg alloy）。
盡管該方法能抑制鋰晶枝的形成，但研究人員卻發現，難以發生可逆反應，而這對于可充電電池而言，無疑是非常重要的前提條件之一。研究人員正在研究其他鎂鹽，并致力于提升鎂鹽與鋰金屬的電化學穩定性，從而使可逆反應的發生更容易些。
研究人員希望利用電鍍技術（plating technology）來解決上述難題，并最終研發一款緊湊型大容量鋰電池。
(責任編輯：admin)
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