使用超薄锂电池延长电池寿命

我们今天的生活受到各种形状和形式的电子产品的支配。反过来，电子产品受电池控制。然而，广泛用于电子设备的传统锂离子电池 (LIB) 正在失宠，因为研究人员开始将锂金属电池 (LMB) 视为一种优越的替代品，因为它们的能量密度非常高，超过了LIB 的数量级。主要区别在于负极材料的选择：LIBs 使用石墨，而 LMBs 使用锂金属。

然而，这样的选择也带来了挑战。其中最突出的是在循环过程中在锂阳极表面形成针状结构，称为“枝晶”，这些结构往往会刺穿阳极和阴极之间的屏障，导致短路，从而导致安全问题。“锂枝晶的形成在很大程度上取决于锂负极的表面性质。因此，LMB 的一个关键策略是在锂表面建立一个有效的固体电解质界面 (SEI)，”来自大邱庆北的 Yong Min Lee 教授解释说韩国科学技术研究所(DGIST)，专门从事电池设计。

因此，研究人员探索了多种策略，从 2D 界面工程到 3D 锂负极架构。在每种情况下，解决一个问题只是让位于另一个问题。然而，一种基于锂金属粉末 (LMP) 复合电极的新方法有望脱颖而出。LMP 的吸引力在于它们的球形形状，这导致更高的表面积，以及易于厚度可调，允许更宽和更薄的电极。然而，LMP 使用的问题仍然存在，例如由于其不平坦表面的固有性质导致的形态失败。

现在，在Advanced Energy Materials 上发表的一项新研究中，Lee 博士与来自韩国的研究人员采用了一种新方法，他们在电极制造过程中将 LiNO3 预先植入 LMP 本身，使他们能够制造约 150-毫米宽和 20 微米厚的电极，其库仑效率为 96%。

将 LiNO3 添加到 LMP 中完成了两件事：它在 LMP表面诱导了均匀的富含 N 的 SEI，并且随着 LiNO 3稳定地释放到电解质中，导致其在长时间循环中持续稳定。事实上，带有 LiNO 3预植入 LMP (LN-LMP) 的LMB表现出出色的循环性能，在 450 次循环中容量保持率为 87%，甚至优于添加了 LiNO 3电解质的电池。

李教授对这些发现感到兴奋，并谈到了它们的实际影响。“我们预计，在 LMP 电极中预先植入锂稳定添加剂将成为具有高比能量和长循环寿命的大规模锂金属、锂硫和锂空气电池商业化的垫脚石，”他说。

标签： 超薄锂电池