Cómo resolver el problema de seguridad de la batería de litio de alta capacidad

Con el rápido desarrollo de equipos portátiles, vehículos eléctricos, etc., el estándar de "alta capacidad" para las baterías también está mejorando constantemente. Las baterías de litio con metal de litio como electrodo negativo tienen 10 veces el potencial de capacidad de las baterías de iones de litio tradicionales, pero existen riesgos potenciales de seguridad.

El día 28, se supo por la Universidad de Hunan que el equipo de Jianghanqing de la Universidad Estatal de Arizona y el equipo de la Universidad Rice Tang Ming, junto con el equipo de Duan Huigao de la escuela, tenían un resultado de investigación sobre el problema de la "dendrita de litio". , que se espera ayude a resolver este tipo de baterías de litio de "alta energía". "Problemas" de seguridad. Este logro se publicó recientemente en la principal revista internacional de energía Nature Energy.

El grafito es un material de electrodo negativo para baterías de iones de litio tradicionales con una capacidad de almacenamiento de 380 mAh / g. Sin embargo, esto es mucho más bajo que la capacidad teórica del metal de litio de 3860 mAh / g. Por lo tanto, el metal de litio es un material de electrodo negativo más ideal para baterías de alta capacidad. Sin embargo, las baterías con metal de litio como electrodo negativo en los primeros días producirán litio de metal dendrítico durante la carga y descarga, es decir, problemas de "litio dendrítico". Esto puede provocar un cortocircuito o incluso una explosión en la batería, lo que constituye un peligro potencial para la seguridad.

Para resolver el problema del crecimiento de las dendritas de litio, se proponen varias soluciones. Incluyendo la adición de aditivos orgánicos en electrolitos, o el uso de electrolitos sólidos para inhibir la producción dendrítica. Recientemente, se espera que los hallazgos del equipo de investigación sobre el problema de las dendritas de litio ayuden a "desintegrar" la formación de dendritas de litio desde una nueva perspectiva.

Jianghanqing dijo que encontraron que la tensión de compresión fue generalizada durante la deposición del metal. Sobre el sustrato blando preparado por el equipo, se depositó una película de cobre como líquido de recolección, y el electrodo se ensambló en una batería y se cargó bajo un microscopio. Se encontró que después de cargar durante un período de tiempo, apareció repentinamente una estructura de pliegue unidimensional en la película de cobre. Debido a la inestabilidad de la película de cobre, se liberó en gran medida la tensión sobre el sustrato blando. Está demostrado que el estrés de la presión en la superficie del electrodo puede impulsar el crecimiento de dendritas de litio. Al mismo tiempo, estudiaron la morfología de la deposición del metal litio en láminas de cobre y fluidos de matriz blanda, y demostraron que la liberación de tensiones puede prevenir eficazmente la formación dendrítica.

Se informa que el equipo también estudió formas de utilizar la energía del sustrato blando para liberar el estrés de manera más eficaz. Utilizaron azúcar como plantilla para obtener un sustrato blando poroso tridimensional. En comparación con la lámina de cobre comercial y la espuma de cobre tridimensional, se encuentra que tiene un mejor rendimiento electroquímico.

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