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“預鋰化”突破！新工藝可使鋰電池壽命延長44%
①硅高性能電池可能會徹底改變儲能潛力；
②但硅陽極中鋰離子的持續(xù)損失是下一代鋰離子電池發(fā)展的一個重大障礙；
③美國科學家們已經(jīng)開發(fā)出一種易于擴展的方法，有助于減少鋰的損失。
(資料圖片僅供參考)
據(jù)報道，高性能硅電池可能會徹底改變儲能潛力，這對于實現(xiàn)氣候目標和發(fā)揮電動汽車的全部潛力至關重要。然而，硅陽極中鋰離子的持續(xù)損失是下一代鋰離子電池發(fā)展的一個重大障礙。
眾所周知，在鋰離子電池首次充電過程中，有機電解液會在石墨等負極表面還原分解，形成固體電解質(zhì)相界面（SEI）膜， 永久地消耗大量來自正極的鋰，造成首次循環(huán)的庫侖效率（ICE）偏低，降低了鋰離子電池的容量和能量密度。為了解決這個問題，人們研究了“預鋰化” 技術。
“預鋰化”（也被稱為“預嵌鋰”、“補鋰”）描述的是在鋰離子電池工作之前向電池內(nèi)部增加鋰來補充鋰離子。通過預鋰化對電極材料進行補鋰，抵消形成SEI膜造成的不可逆鋰損耗，以提高電池的總容量和能量密度。
近期，美國萊斯大學George R. Brown工程學院的科學家們已經(jīng)開發(fā)出一種易于擴展的方法來優(yōu)化預鋰化，這一過程有助于減少鋰的損失，并通過在硅陽極上涂上穩(wěn)定的鋰金屬顆粒（SLMPs）來提高電池的壽命周期。
萊斯大學化學和生物分子實驗室的工程師Sibani Lisa Biswal發(fā)現(xiàn)，在陽極上噴涂顆粒和表面活性劑的混合物，可以使電池壽命延長22%至44%。
“預鋰化是一種策略，旨在補償硅中通常發(fā)生的鋰損失。你可以把它想象成表面的底漆，就像你在刷墻的時候，你需要先涂一層底漆，以確保你的油漆粘住。預鋰化使我們能夠‘預充’陽極，從而使電池具有更穩(wěn)定、更長的循環(huán)壽命?！盉iswal說。
雖然這些顆粒和預鋰化并不新鮮，但Biswal實驗室能夠以一種能夠輕松集成到現(xiàn)有電池生產(chǎn)工藝中的方式優(yōu)化工藝。最新研究成果已于近期發(fā)表在了《ACS應用能源材料》雜志上。
研究人員還稱，“我們開發(fā)的新工藝的一個方面是使用表面活性劑來幫助分散顆粒。它可以讓你有一個均勻的分散。因此，它們不會聚集到電池內(nèi)部的不同的位置，而是可以均勻分布，”
他們解釋說，將顆粒與不含表面活性劑的溶劑混合將無法形成均勻的涂層。與其他方法相比，噴涂在陽極上更能實現(xiàn)均勻分布。
“噴涂方法與大規(guī)模生產(chǎn)兼容，”他們補充說。
