研究可提高lithium电池的能量密度

一组研究人员由美国化学家牵头能源局Brookhaven国家实验室发现电解添加物可稳定高压循环富镍层工作可以提高锂电池的能量密度 电动汽车

亚博网站下载5月9日《自然能源报》发布研究结果,为臭名昭著的退化问题提供一种补救方法,这些退化问题产生富镍阴极素材,特别是在高电压下。这项研究是DOE赞助Bapelly500财团的一部分进行的,该财团由DOE太平洋西北国家实验室牵头,并正在努力大幅提高电动车辆锂电池的能量密度。

Sha Tan同位作者和Ph.Dstonybrok大学候选体与Brookhave实验室电化能源存储组研究,原研究如何使用添加二氟磷酸二丁酸二丁基LiPO2提高电池低温性能出于好奇,她尝试使用添加物 高压循环室温

发现电压推到4.8伏特(V)时,该添加物对阴极提供极大保护,电池实现极佳循环性能腾说

保护电池电机

电池由两个电端组成-;电极调用阴极和阳极-;由电解法电解分解电流穿透外部电路连接两个电极和离子穿透电解充电周期电极前后穿梭

亚博网站下载富二层阴极材料配上锂金属阳极后,可保证下一代电池高能量密度亚博网站下载但这些素材容易损耗容量主要问题之一是高压充电循环粒子破解高压运算很重要,因为总能量存储电池对车辆范围很重要,随着实用操作电压增加而上升

另一问题是从阴极过渡金属分解并随后沉入阳极即电池圈内称为交叉聊天的Brookhaven化学家Enyuan Hu说,高压充电中小量转换金属阴极晶板溶解后再穿透电解法并沉入阳极侧事发时阴极和阳极都退化结果:电池容量低

研究者发现微量添加电解阻

添加分解式生成锂磷酸盐(Li3PO4)和锂氟化物(LiF)组成高度保护阴极-电解相间层;固薄层组成电池循环阴极

...通过在阴极形成非常稳定的相位性,保护层大大抑制阴极表面过渡性金属损耗胡说...减少过渡金属损耗有助于减少阳极上过渡金属沉积从这个意义上讲,aode也在某种程度上受保护抑制过渡金属分解

电解添加法使富镍层阴极循环高压提高能量密度并保留200周期后初始容量97%,研究人员发现

保留多晶体求解

提高性能并非研究者唯一令人振奋的结果

yabo214最常见的富镍阴极形式为多晶体-多纳米级晶体聚合物,又称初级粒子,拼凑成大二粒子并发化多晶性常因粒子破解和最终容量消退而受责备

最近的研究表明单晶体阴极可能优于多晶体对等方抑制粒子破解编组亚博网站下载研究显示使用添加工程也能有效解决多晶素破解问题

亚博网站下载我们的工作表示多晶素不可排除在考量之外, 特别是因为这些素材更容易制作,湖口说

腾加微小量添加法 实现电化性能的巨大提高实战上说,这可能是廉价易达解法

亚博网站下载展望未来,研究者想在更具挑战性的条件下测试添加物,探索阴极材质能否经得起更多循环实用电池使用

高级分析

Tan说,为理解添加分解并保护阴极表面,研究人员进行了一系列同步器实验

亚博老虎机网登录National SightSource-II四波射线在研究中发挥了不同作用,National Source-II(NSLS-II)DE科学用户局Brokhaven设施生成超brightx光片用于原子级研究材料属性

科学家使用快速X射线吸附和散射波束理解过渡金属分解过程;转换金属如何向阳极侧流

微分辨率X光谱波束研究新相位抑制过渡金属分解效果实验显示阴极-电子解析间段可有效防止过渡金属迁移到aclipe

研究者还使用Situ和OperationoX光谱波束描述阴极表面特征

并使用X-rapderDifractionblie查看阴极晶体结构 看它多周期变化

此外,团队跨时区协调法国格勒诺布尔欧洲同步辐射设施波束科学家yabo214协作者使用X光观察数以万计电极粒子的形态和化学作用,使科学家能够视觉化缺陷和能量密度

亚博网站下载成像阴极表面结构循环演化和计算分析,研究者转向Brookhaven实验室机能纳米素材中心Hu表示, 这些成像计算研究帮助团队识别机制

这个项目需要完全综合先进技巧和先进分析 跨设施提供关键洞见 添加物在不同层次从粒子到电极湖口说...分析提供统计可靠可信证据 证明它如何工作

除Tan外,Brookhaden实验室化学分治ZulipiyaShadike和SLAC国家加速器实验室博士后学者Jizhone Li也是这项研究的优先作者

研究人员还与美国专家协作陆军研究实验室、PNNL、斯坦福同步辐射光源、SLAC国家加速实验室和西雅图华盛顿大学

500电池大平台提供,我们拥有许多可以工作的专门知识Xiao-QingYang表示,Brookhaven电化存储研究组主管...与Dhaty500财团内外许多其他机构一起,

亚博老虎机网登录这项研究得到了DEEPE和可再生能源局、车辆技术局和DEE科学局的支持。亚博老虎机网登录NSLS-II操作由科学局支持美国亚博老虎机网登录陆军研究实验室得到了能源存储联合研究中心的支持,这是一个DOE基础能源科学程序SLAC捐款得到了实验室指令研发基金的支持。

源码 :https://www.bnl.gov/

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