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中新(xin)社杭州3月19日电(林波)据西(xi)湖大学19日消(xiao)息,该校研究(jiu)团队创新(xin)研制“穿梭耦(ou)合电解(jie)液”,乐成突破无(wu)负极锂金属电池循(xun)环(huan)寿(shou)命短的关键瓶颈,为高能量密度电池大范围(wei)量产迈出坚实一步。
西(xi)湖大学工学院王建辉团队于北京时候18日在《自然》(“Nature”)杂志在线揭橥题为“Planar Li Deposition and Dissolution Enable Practical Anode-Free Pouch Cells”(《立体堆积(ji)溶解(jie)助力实用无(wu)负极软(ruan)包锂金属电池》)的论文。
无(wu)负极锂金属电池因兼具(ju)高能量密度、低成本、易组装(zhuang)劣势,被视为锂电池范畴的“圣杯”,但(dan)其(qi)循(xun)环(huan)寿(shou)命极短的致(zhi)命缺点使其(qi)长(chang)期停顿在实行室(shi)原(yuan)型阶段。
传统无(wu)负极电池无(wu)额外锂源补充,充电时锂离子易在铜箔集流体外观不匀(yun)称堆积(ji)形成枝晶(jing),激发副回响反映并产生“死锂”,导致(zhi)电池快速衰减,现有产品循(xun)环(huan)寿(shou)命仅10次至150次,远低于商用锂离子电池的800次以上(shang)。
王建辉团队历经五(wu)年(nian)半研究(jiu),研发的“穿梭耦(ou)合电解(jie)液”可实现锂金属高度同步的立体堆积(ji)与溶解(jie),从基础(chu)上(shang)办理枝晶(jing)成绩(ji)。
据王建辉引见,该电解(jie)液能在负极外观形成约8纳(na)米厚、亚纳(na)米级匀(yun)称的富硼氟聚合物SEI膜。这层“自适应皮(pi)肤”可让锂离子匀(yun)称进(jin)出,同时适应锂金属的膨胀收缩而不破裂。更关键的是,这层SEI膜由正负极跨空间协同演变形成,突破了传统电解(jie)液界面化学理论。
实行数据显示(shi),该团队研发的无(wu)负极锂金属软(ruan)包电池,在无(wu)集流体润色和外源补锂条件下,能量密度达508Wh/kg、1668Wh/L,80%放电深度下稳定循(xun)环(huan)突破350次,支持2650W/kg超高功率持续放电超130秒,事情温域宽达零下40℃至60℃,单元瓦时成本较商用石墨基锂离子电池可低落(luo)15%至25%。质谱滴定分析(xi)证(zheng)实,电池长(chang)循(xun)环(huan)后(hou)“死锂”占(zhan)比仅3.5%,远低于同类先辈电解(jie)液。
该研究(jiu)提(ti)出的“立体锂堆积(ji)溶解(jie)机制”,克服了无(wu)宿主金属电极结(jie)构不稳定的固有缺点,为超越“嵌入化学”机制的高性能金属电极研发开辟新(xin)途径(jing)。这一突破有望推动飞行汽车、电动汽车、AR/VR眼镜等范畴发展,让飞行汽车实现日常跨城飞行、电动汽车续航翻倍等场景(jing)从构想走向实际。(完)
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