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锂电池新进展——可自我愈合的锂金属阳极

更新时间:2017-01-11 14:28:00 来源:材料牛

美国能源部将110万美元奖励给宾夕法尼亚州立大学Wang教授小组,用于研发具有自愈性的锂阳极保护层,防止电池工作过程中枝晶的形成,实现高循环效率。

  美国能源部车辆技术办公室奖励了宾夕法尼亚州立大学机械工程学院副教授Donghai Wang一百一十万美元,以研发一种新型锂离子导体,保护金属锂,有望用于电车的下一代电池技术。

  Wang是宾夕法尼亚州立大学能源纳米结构实验室的主任。在新的资金资助下,他和研究团队用薄层纳米杂化结构物质(有机无机杂化,如有机LixSy和有机LixPySz)来抑制锂阳极枝晶的形成。总体的目标是发展具有保护性、可自我愈合的锂金属阳极层状结构,能够实现高循环效率(>99.7%)和无枝晶循环。

  具有锂阳极的电池,包括能量密度很高的下一代新型电池如锂-硫电池或者锂空气电池,面临的一个挑战是随着充放电的进行,枝晶在阳极电解液中形成、长大,最终连接了电池的阳极和阴极,导致短路,使得电池过热,引起着火。

  Wang的研究致力于开发出一种保护涂层,通过将阳极从电解液中分离,来防止枝晶的形成。Wang相信,一旦保护层在阳极的合适位置生成,他就能够创造出一种更安全、更轻、更具能量以及更加有效率的车用电池。

  Wang的奖金总额是1139319美元。他的研究项目是2016年车辆技术办公室选择资助的35个项目之一。资助的所有是为了降低成本,提高插入式充电的效率,研究可替代燃料和传统交通工具,最大程度支持各地电动车的发展,力争到2020年,使得插电式车辆和燃气汽车一样廉价便捷。

  作为VTO(Vehicle Technologies Office)奖励的一部分,能源部也给了125万美元,用来奖励匹兹堡大学Prashant N. Kumta的新研究项目,该项目用工程技术方法实现了无枝晶的锂阳极。研究人员设计了一种锂阳极/集流体的复合结构,用来缓解枝晶形成。研究人员将会对包含多孔泡沫(如铜)的复合结构和最佳的同晶形锂合金(比如锂镁金属)做进一步研究。