防止大容量锂离子电池的锂损失

发布日期:2020-06-23

核心提示:韩国研究人员团队开发了一种处理技术,可最大程度地提高大容量电池的能量密度。由韩国科学技术研究院(KIST)清洁能源研究所的Mina
 韩国研究人员团队开发了一种处理技术,可最大程度地提高大容量电池的能量密度。由韩国科学技术研究院(KIST)清洁能源研究所的Minah Lee博士和Hong Jihyun Hong博士组成的联合研究小组宣布了一项技术的开发,该技术可为相关的持续性问题提供简单的解决方案使用硅基阳极(-)材料。
 
 
近来,能够存储4倍以上的硅负极材料的锂离子比石墨负极材料中的锂离子电池已经获得了越来越多的关注,因为它们可能提高电动车辆的里程。但是,在初始循环中充电时,带有硅基阳极的电池会损失超过20%的锂离子用于存储电能,这导致电池容量降低的问题。为了解决这个问题,研究人员研究了一种预装锂或预锂化的方法,该方法是在电池组装之前添加额外的锂,以补偿电池循环期间的锂损失。迄今为止使用的方法,例如使用锂粉,具有包括安全隐患和高成本的缺点。
 
KIST的Lee博士和Hong博士开发了一种技术,该技术可以使用含锂的溶液而不是锂粉来预加载锂离子,从而防止锂在硅基阳极中流失。将电极浸入量身定制的溶液中仅五分钟,就足以实现成功的锂预加载,从而通过自发化学反应将电子和锂离子插入基于硅的阳极中。与将锂粉添加到电极中导致锂分布不均的常规方法不同,定制的预锂化溶液会迅速渗入电极中,从而确保将锂均匀地输送到氧化硅中。
 
由研究小组开发的预锂硅阳极在第一次充电中损失的活性锂不到1%,产生的初始电池效率高达99%或更高。与使用市场上可买到的石墨阳极的可比较电池(406 Wh / kg-504 Wh / kg)相比,用预镀阳极制造的电池的能量密度高25%。
 
李博士,谁为首的研究,他说,“通过整合计算材料学技术到最佳的分子结构的设计,我们能够改善高容量,基于硅的效率阳极突飞猛进与一种仅控制溶液温度和反应时间的简单方法,由于该技术很容易应用于现有电池制造设施中使用的卷对卷工艺,因此我们的方法有可能在实现硅基负极方面取得突破用于实用的电池。”
 
共同首席研究员洪博士说:“这项合作工作之所以能够实现,是因为KIST鼓励不同研究团队的成员进行联合研究。这种预电镀技术可使电动汽车的平均行驶里程至少增加100公里。”

 
 
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