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解开锂电池固体电解质界面成分,盼打造全新电池技术

导读: 虽然锂离子电池已经是当今储能主流,但是其充放电的分子与原子基础科学至今还是个谜。

虽然锂离子电池已经是当今储能主流,但是其充放电的分子与原子基础科学至今还是个谜。

而根据美国能源部阿贡国家实验室在《Nature Catalysis》研究指出,研究团队已突破性地得出电极与液态电解质之间的固体电解质界面(solid-electrolyte interphase,SEI)化学成分。阿贡国家实验室材料科学部门(MSD)化学工程师 Dusan Strmcnik 表示,这将有助于提高团队对电池寿命的预测能力,而这对电动车制造厂商至关重要。

长久以来科学家都致力于破解锂离子电池 SEI,但只知道电池充电时形成会形成 SEI,在石墨电极上产生千分之毫米厚的薄膜,而该薄膜可保护界面发生有害反应,同时让锂离子在电极跟电解质之间穿梭,因此对于锂离子电池来说,性能良好的 SEI 为必要条件。Strmcnik 指出,电池效率与寿命取决于 SEI 品质,假如科学家可以找出其化学性质与独立成分规则,即可借由 SEI 提升电池效率。

因此阿贡国家实验室与丹麦哥本哈根大学、德国慕尼黑工业大学和 BMW 集团的组成国际研究团队,并成功解开锂离子电池 SEI 常见化学物质氟化锂(lithium fluoride)。

解开锂电池固体电解质界面成分,盼打造全新电池技术

实验和计算结果指出,电池充电过程中会产生氟化氢(hydrogen fluoride)电化学反应,从电解质转变成固态氟化锂并生成氢气,这类反应高度依赖石墨、石墨烯和金属等电极材料,证明电池催化剂的重要性。

该团队也同时研发新型检测氟化氢浓度方式,由于氟化氢是由湿气与锂盐(LiPF6)形成的有害物质,该检测方法在 SEI 未来科学研究居关键地位。研究员 Nenad Markovic 表示,该研究日后将在 BMW 电池研发中心测试,研究下一步则是计划设计全新锂离子电池技术,为当今锂离子电池开辟另一条道路。(来源:Technews科技新报)

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