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防水、空气稳定度高,新技术有望将锂阳极材料推向市场吗?

www.uggsbootoutletstores.com2019-08-11

  电池容量跟阳极材料息息相关,目前市面上则大多采用石墨阳极,不过科学家们也知晓,阳极材料若是改成锂金属,将能大幅提高能量密度跟比能量,但换成锂金属并不容易,锂金属活性较高,容易跟空气、水起反应,需要帮锂阳极打造一层「防护背心」才能突破难关。

  锂离子电池阳极多由石墨等碳材料组成,这是因为金属化合物存有不稳定与电导性差等缺点,其中锂金属活性强,活性甚至比钠、镁等金属都还要高,在充放电过程中会容易沉积锂离子,最终电极表面会因为沉积不均匀形成树枝状锂晶枝,这些晶枝容易刺穿绝缘层,最终导致故障电池起火。

  除此之外,锂金属容易跟空气中的水分与氧化物起反应,表面易形成氢气或是氢氧化锂等绝缘体,进一步降低电池的电化学性能,而氢气也会有燃烧与爆炸的危险。科学家使用时也为了降低风险,通常会透过封装技术,利用涂层避免电子元件接触到水、空气,尽量降低损坏的机率。

  而最近中国天津大学与清华大学科学家目标研发出稳定度更高的锂金属阳极,透过全新的浸涂(dip coating)法研制全新涂层 wax-PEO,打造出具空气稳定性跟防水的锂阳极,研究也指出,这种 wax-PEO 层能在维持锂离子传导下,抑制锂晶枝生长。

  实验也指出,将涂有 wax-PEO 的锂阳极放置在相对度高达 70% 的环境时,24 小时后表面不会损坏也不会腐蚀,容量也能维持在 85%,接触水后,更不会燃烧或是容量下降。

  锂阳极放入电池后,500 小时后仍维持稳定,在 300 次充放电循环中,每循环的容量衰减率更只有 0.075%,研究人员指出,该技术不仅能造福锂金属,也可以应用在其他稳定性较低的电极材料上。

  目前为了提高电池的性能,不少电池科学团队也瞄准阳极,象是美国 Sila Nanotechnologies 就看好硅阳极,硅与锂离子结合后可话化身成「Li15Si4」、一个硅原子约可以附着 4 个锂离子,电池能以少量阳极材料储存更多的锂离子,认为新型硅电极可望提升 20% 电池容量,对该技术予以众望。

  Source:科技新报

  关于集邦咨询(TrendForce)

  集邦咨询(TrendForce)是一家横跨存储、集成电路与半导体、光电显示、LED、新能源、智能终端、5G与通讯网络、汽车电子和人工智能等领域的全球高科技产业研究机构。公司在行业研究、政府产业发展规划、项目评估与可行性分析、企业咨询与战略规划、媒体营销等方面积累了多年的丰富经验,是政企客户在高科技领域进行产业分析、规划评估、顾问咨询、品牌宣传的最佳合作伙伴。

  图片声明:封面图片来自正版图片库拍信网。

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  实验也指出,将涂有 wax-PEO 的锂阳极放置在相对度高达 70% 的环境时,24 小时后表面不会损坏也不会腐蚀,容量也能维持在 85%,接触水后,更不会燃烧或是容量下降。

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  Source:科技新报

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