锂金属沉积物并非电池性能下降的主要原因

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锂金属沉积物并非电池性能下降的主要原因

2023-10-10 08:54:04 来源：天空软件网我要评论()

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科学家们长期以来一直认为，可充电电池性能下降的原因是由于充放电过程中锂金属沉积物的薄膜堆积。然而，美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）的研究小组最近发现，电池电极上苔藓状或树形结构的锂金属沉积物积累并非是性能下降的主要原因，而是一种副作用。他们的最新研究结果已经于最近发表在《自然能量》杂志上。研究小组的发现表明，所谓的固体电解质界面（SEI）并不如之前认为的那样是一个电子绝缘体，而更像一个半导体。SEI的作用类似于一个守护者，它允许锂离子自由出入阳极。 SEI在电池运行过程中起着至关重要的作用。当电池还是新电池时，SEI在首次充电周期中形成，理想情况下，在电池的预期寿命内保持稳定。然而，老化的可充电电池内部通常会发现负极上存在大量固体锂的堆积。电池研究人员认为，这种沉积会导致性能下降，但长期以来无法通过测量来确认这一点。研究小组通过开发一种新技术，直接测量了实验系统中SEI的导电性，解决了这个问题。该团队将透射电子显微镜与显微镜内微制造金属针的纳米级操作相结合。随后，研究人员使用四种不同类型的电解质，测量了在铜或锂金属上形成的SEI层的电学性能。研究小组的测量显示，随着电池电压的增加，SEI层在所有情况下都会泄漏电子，使其成为半导电。此外，SEI层中的含碳有机成分容易泄漏电子，缩短电池寿命。Wang，PNNL实验室研究员和电池技术专家，共同领导这项研究，他认为，减少SEI中有机成分的含量将使电池具有更长的使用寿命。 Wang补充说：“即使通过SEI传导速率的微小变化，也会导致电池效率和循环稳定性的巨大差异。”

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