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研究人员发现:氧化铝涂层可以保护电池正极 并促进电池反应

2020-03-04 浏览次数:1,475 次 盖世汽车


(图源:莱斯大学官网)

盖世汽车讯 据外媒报道,莱斯大学博士后研究员Anulekha Haridas利用所构建的锂离子全电池,测试氧化铝涂层对正极的影响。该纳米涂层可以保护正极不发生降解。

莱斯大学布朗工程学院(Rice University’s Brown School of Engineering)的研究人员,将一层薄薄的氧化铝涂在普通正极上,发现这会使电动汽车的电池性能更好,并具有更强大的离网储能能力。

美国化学学会在研究报告中描述一种以前未知的机制。在这种机制下,锂被困在电池中,限制了全功率状态下的充放电次数,但这并没有让人们失去希望。莱斯化学和生物分子实验室的工程师Sibani Lisa Biswal,在电池中找到一个最佳点,通过不让电池的存储容量达到最大化,为相关应用提供平稳的循环。

Biswal表示,传统锂离子电池采用的是石墨基负极,其容量低于400mAh/g。相比之下,硅负极的潜在容量可能是它的10倍。但是,硅负极也存在缺陷:当硅与锂结合生成合金时,硅会膨胀,给负极造成压力。该团队利用多孔性硅打造电池,并将其容量限制为1000mAh/g,结果显示,所测试电池循环稳定,并能保持良好的容量。Biswal说:“容量最大化会给材料带来很大的压力。这一策略可以在不产生同等压力的情况下获得容量。1000mAh/g称得上是很大的飞跃。”

该团队由博士后研究员Anulekha Haridas领导,他们测试了大容量多孔硅负极(代替石墨)与高压镍锰钴氧化物(NMC)正极相搭配的概念。锂离子全电池经过数百个循环,表现出稳定的可循环性和1000 mAh / g容量。通过原子层沉积,在一些正极上覆以3nm氧化铝层,另一些则没有。研究人员发现,在氢氟酸存在的情况下,氧化铝涂层可以防止正极分解。氢氟酸的形成是由于水(甚至是微量的水)入侵液体电解质。测试表明,氧化铝还能加快电池的充电速度,并减少充放电次数。

Haridas表示,锂在氧化铝中快速传输,可能被大量捕获。研究人员已经发现,硅负极可以大量捕获锂,使其不适用于电力设备。但这是关于氧化铝本身可吸收锂直至饱和的首份报告。从这一点看,该层可作为催化剂,促进正极的离子迁移。Haridas说:“这种锂捕获机制可以有效地保护正极,为全电池保持稳定的容量和能量密度。”

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