提高电池能量密度的新加工技术

韩国的一个研究小组开发了一种处理技术,可以最大限度地提高大容量电池的能量密度。

由韩国科学技术院(KIST)清洁能源研究所能源储存研究中心的李敏娜博士和能源材料研究中心的洪知铉博士组成的联合研究小组,欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球宣布了一项技术的发展,为硅基阳极(-)材料的长期问题提供了简单的解决方案。欧洲杯足球竞彩

最近,硅阳极材料能够在锂离子电池中储存比石墨阳极欧洲杯足球竞彩材料多四倍的锂离子,由于其在提高电动汽车行驶里程方面的潜力而受到越来越多的关注。

但当在初始循环中充电时,硅基阳极电池会损失20%以上用于储电的锂离子,从而导致电池容量降低。

为了解决这个问题,研究了一种“锂预加载”或“预锂化”的方法,即在电池组装之前添加额外的锂,以补偿电池循环过程中的锂损失。迄今为止使用的方法,如使用锂粉末,存在安全隐患和成本高的缺点。

KIST的李博士和洪博士开发出了利用含锂溶液而不是锂粉预先装载锂离子的技术,以防止硅基阳极中的锂流失。

将电极在特制的溶液中浸泡5分钟就足以成功实现锂预加载,通过自发的化学反应将电子和锂离子插入硅基阳极。

这个简单的过程之所以成为可能,是因为与将锂粉添加到电极上的传统方法不同,这种定制的预锂化溶液会迅速渗入电极,确保锂均匀地输送到硅氧化物中。

研究小组开发的预锂化硅基阳极在第一次充电时损失不到1%的活性锂,产生99%或更高的初始电池效率。使用预涂锂阳极制造的电池的能量密度比市场上使用石墨阳极的同类电池(406 Wh/kg-504 Wh/kg)高25%。

领导这项研究的李博士对此发表了评论“通过将计算材料科学技术融入到优化分子结构的设计中,我们能够通过简单的欧洲杯足球竞彩控制溶欧洲杯线上买球液温度和反应时间的方法,大幅提高高容量硅基阳极的效率。由于这种技术很容易适用于现有电池生产设施中使用的滚到滚过程,我们的方法有可能在实际电池中实现硅基阳极的突破。”

联合首席研究员洪博士说,“KIST鼓励不同研究小组的成员进行共同研究,因此可以实现这一合作。”他接着补充说,“这种预充电技术可以使电动汽车平均行驶里程增加至少100公里。”

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KIST储能研究中心的另一项成果是,通过使用“油炸”硅和淀粉(Nano Lett.2020,20,1625-635),缓解了重复电池循环过程中硅基阳极的巨大体积变化。

这项研究得到了韩国科学技术研究所(KIST)机构研究项目的支持。这项研究还得到了解决气候变化的技术开发计划和韩国国家研究基金会氢能创新技术发展计划的支持。一篇报道这项技术的研究文章将欧洲杯线上买球在即将出版的《科学》杂志上发表Angewandte Chemie:国际版,国际化学杂志(IF:12.257;JCR排名前9.593%),作为封面故事。

来源:https://www.nst.re.kr/nst_en/

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