科學家發現鋰電池衰退的原因

 

　　在研究結果的基礎上，科學家們提出一種儲能能力衰退的解釋。CFN電子顯微鏡小組的科學家、共同首席作者Sooyeon Hwang說，“由于氧化鋰的電子導電性較低，它的積累會對在電池正負極之間穿梭的電子形成屏障，我們把它叫做內部鈍化層。同樣，電解質分解也會形成表面鈍化層，阻礙離子傳導。這些障礙累積起來，阻礙電子和鋰離子到達發生電化學反應的活性電極材料。”

 

　　廢舊鋰電池回收科學家們指出，在低電流下運行電池，可以通過減慢充電速度，恢復部分容量為電子傳輸提供足夠的時間；然而，要徹底解決這一問題，還需要其他方案。他們認為，在電極材料中添加其他元素和改變電解質，可以改善容量衰減。

 

　　研究人員發現新型正極材料 鎂電池有望替代鋰離子電池

 

　　東京理科大學的Idemoto教授及其同事合成了取代鈷的MgNiO2材料，有潛力成為新型陰極材料。Idemoto教授表示：“我們專注于使用多價鎂離子作為可移動離子的可充電鎂電池，有望實現能量密度高的下一代可充電電池。”最近，由于鎂電池毒性低、容易實現逆轉反應，使人們對利用鎂作為高能量密度可充電電池的陽極材料產生了極大的興趣。但是，由于缺乏合適的互補型陰極和電解液，很難實現。目前，二次電池行業主要以鋰離子電池為主，在汽車和便攜式設備中用于電力存儲。但是，此類電池的能量密度和電力存儲能力有限。然而，Idemoto教授表示，新型二次鎂電池作為高能量密度的二次電池，有能力替代鋰離子電池。

 

　　德國研究所研發新型“繞指柔”極薄雙極板 電池生產更具效益

   
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　　德國弗勞霍恩夫環境安全和能源技術研究所（Fraunhofer Institute for Environmental， Safety and Energy Technology）的研究人員研發出一種新型柔韌性強且極薄的雙極板，有望使電池生產更具成本效益，而且該技術有望實現商業化，用于家用和工業使用的移動電源以及電動汽車電源生產。研究人員表示，使用雙極平板連接此類單體電池，可避免過熱問題以及復雜的布線。與電線相比，此類平板在重量和厚度方面不具優勢，因為此類平板由金屬制成，重量重，且容易腐蝕，而且使用注塑工藝，由碳聚合物復合材料制成，厚度不會少于幾毫米。

 

　　Grevé預計，此類新型雙極板可用于臨時安裝的大型電池裝置，如，移動能源系統，可向社區分配電力。此外，還能用于電動汽車。為了解釋雙極電池的好處，Grevé表示，特斯拉汽車的電池組由7000多個單體電池連接在一起。

 

　　一種新電解質添加劑可幫助電池在-40℃工作

 

　　中國和美國的科學家一同開發了一種電解質材料添加劑，據了解，這種添加劑可以擴大鋰離子電池的工作溫度范圍，使電池可在-40℃的溫度下工作，60℃的高溫下也不會影響性能。這項研究是由美國西北太平洋國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory)的科學家實現的。研究小組發現，通過調整電解液中不同添加劑的體積，他們可以開發出在-40℃到60℃的溫度下仍能保持良好性能的鋰離子電池。

 

　　這項工作重點在于五種電解質添加劑的不同組合的使用。從中發現了有三種化合物添加劑可形成最佳組合，這一組合在-40℃時可以提高放電性能，在60℃時能略微改善循環的穩定性。在25℃時，電池在1000次循環后能夠保持85%以上的容量。該研究小組在《美國化學學會應用材料與界面》雜志上發表的一篇論文中描述了這種方法，該論文構建了堅固的電極/電解質界面，使鋰離子電池能夠在溫度上應用廣泛。

 

　　科學家對固態鋰電池進行了開裂觀測 發現電池退化與其內部裂紋有關

 

　　美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的科學家利用x射線成像技術觀察了固態鋰電池中形成的裂紋。他們說，這一發現改變了人們對固態電池性能的理解，并可能形成更耐用的系統。研究人員說，此前，人們認為金屬鋰和電解質界面的化學反應是導致電池退化的原因，而不是電池內部的裂紋。但他們通過成像了解到，在這種特殊的材料中，不是化學反應本身有問題，它們不會影響電池的性能，而是細胞的斷裂破壞了細胞的性能。

 

　　研究人員表示，他們的發現可能也適用于替代固態電池的化學成分。在普通鋰離子電池中，我們使用的材料決定了我們可以儲存多少能量。純鋰的容量最大，但它與液體電解質的配合并不好。如果能使用固態鋰和固態電解質，那將是能量密度的終極。