能源存储容量可能会彻底改变了硅阳极电池,这是至关重要的实现气候目标,实现电动汽车的全部潜力。
关丽珍阮(左),Sibani丽莎Biswal和合作者开发出一种prelithiation技术,帮助提高锂离子电池的性能与硅阳极。图片来源:杰夫Fitlow /莱斯大学
新一代锂离子电池的生产是不可逆锂离子耗竭严重阻碍的硅阳极。
研究人员莱斯大学的乔治·r·布朗工程学院已经创建了一个可伸缩的方式提高prelithiation,与稳定的过程层硅阳极锂金属颗粒(SLMPs)减少锂的损失和延长电池寿命周期。yabo214
电池寿命增加了22%到44%当阳极喷洒的组合粒子和表面活性剂,赖斯大学的研究显示Sibani丽莎Biswal的化学和生物分子集团工程师。yabo214更高水平的涂料最初导致电池增加稳定性和循环寿命。
缺点是电池褪色快在随后的周期循环满负荷以来更多的粒子涂层导致更多锂捕获。
ACS应用能源材料亚博网站下载发表了这项研究。
由于石墨,碳组成的,可以包少比硅、锂离子取代它在锂离子电池会大大增强他们的能量密度(的能量存储相比,重量和大小)。每个锂离子需要六个碳原子,而一个硅原子能够与4个锂离子。
硅是一种材料,能够真正提高能量密度的锂离子电池阳亚博网站下载极的一面。这就是为什么目前这种推与硅电池科学取代石墨阳极。亚博老虎机网登录
Sibani丽莎∙教授,材料科学和纳米科技帮助下,莱斯大学亚博网站下载亚博老虎机网登录
然而,硅附加品质很难处理。
Biswal补充道,“硅的一个主要问题是,它不断形成我们称之为固体电解质界面或SEI层实际上消耗锂。”
一层盐几纳米测量沉积在电池的阳极由于电解质与锂离子和电子的反应。当层产生,它隔离了电解液阳极和停止的过程。
不过,SEI可以失败在随后的充电和放电周期,不可逆地消耗电池的锂储备改革。
硅阳极的体积会有所不同的电池正在骑车,可以打破SEI或者不稳定。我们希望这一层保持稳定整个电池的充电和放电周期的后期。
关丽珍阮,研究报告的主要作者和博士生,莱斯大学
Biswal和她的同事们“prelithiation方法增强了SEI层稳定,这意味着更少的锂离子时丢失。
Biswal进一步表示,“Prelithiation策略旨在弥补损失,通常发生在硅锂。你可以把它启动一个表面,就像当你画一堵墙,你需要首先应用一个底漆,以确保你的油漆。Prelithiation允许我们“'”阳极电池可以有一个更稳定、更长的循环寿命。”
虽然这些粒子和prelityabo214hiation不是小说,Biswal实验室能够优化过程,使得它很容易集成到现有的电池生产流程。
”过程的一个方面,绝对是新的,全开发表面活性剂的使用帮助驱散粒子。yabo214这之前没有被报道,这是让你有一个更分散。所以他们分成不同的聚集或结块口袋内的电池,可以均匀分布,”Biswal指出。
阮指出,结合粒子与溶剂之间缺乏表面活性剂会导致不均匀的涂层。yabo214此外,喷涂阳极的表现优于其他技术应用的均匀分布。
Nguyen说:“喷涂方法是兼容的大规模生产”。
控制细胞周期的能力是必不可少的过程。
”如果你不控制你循环细胞的能力,更高的粒子将触发这个lithium-trapping机制我们发现和描述。yabo214但是如果你循环细胞与涂层的均匀分布,然后捕获锂不会发生”阮补充道。
阮进一步指出,“如果我们找到方法来避免锂捕获通过优化循环策略和SLMP数量,这将使我们能够更好地利用硅基阳极的更高的能量密度。”
Biswal是莱斯大学的材料科学和纳米工程教授威廉亚博网站下载·m·麦亚博老虎机网登录卡德尔在化学工程教授,副主任教师发展。
美国国家科学基金会(184亚博老虎机网登录2494,生态旅游- 1626418),福特汽车公司的大学研究项目,莱斯大学共享设备管理局为这项研究提供了资助。app亚博体育
期刊引用:
阮、问:一个。et al。(2023)Prelithiation效应提高全吸收防腐锂离子电池硅基阳极使用稳定锂金属颗粒。yabo214ACS应用能源材料亚博网站下载。doi: 10.1021 / acsaem.3c00713。
来源:https://www.rice.edu/