解開鋰電池固體電解質(zhì)界面成分 打造全新電池技術(shù)
2018年04月27日 8:10 5113次瀏覽 來源： 電池中國 分類： 鋰
電池充電過程中會產(chǎn)生氟化氫電化學(xué)反應(yīng)，從電解質(zhì)轉(zhuǎn)變成固態(tài)氟化鋰并生成氫氣，這類反應(yīng)高度依賴石墨、石墨烯和金屬等電極材料，這也證明電池催化劑的重要性。
雖然鋰離子電池已經(jīng)是當(dāng)今儲能主流，但是其充放電的分子與原子基礎(chǔ)科學(xué)至今還是個謎。
而根據(jù)美國能源部阿貢國家實驗室在《Nature Catalysis》研究指出，研究團(tuán)隊已突破性地得出電極與液態(tài)電解質(zhì)之間的固體電解質(zhì)界面(solid-electrolyte interphase，SEI)化學(xué)成分。阿貢國家實驗室材料科學(xué)部門(MSD)化學(xué)工程師 Dusan Strmcnik 表示，這將有助于提高團(tuán)隊對電池壽命的預(yù)測能力，而這對電動車制造廠商至關(guān)重要。
長久以來科學(xué)家都致力于破解鋰離子電池SEI，但只知道電池充電時形成會形成 SEI，在石墨電極上產(chǎn)生千分之毫米厚的薄膜，而該薄膜可保護(hù)界面發(fā)生有害反應(yīng)，同時讓鋰離子在電極跟電解質(zhì)之間穿梭，因此對于鋰離子電池來說，性能良好的 SEI 為必要條件。Strmcnik 指出，電池效率與壽命取決于 SEI 品質(zhì)，假如科學(xué)家可以找出其化學(xué)性質(zhì)與獨立成分規(guī)則，即可借由 SEI 提升電池效率。
因此阿貢國家實驗室與丹麥哥本哈根大學(xué)、德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)和 BMW 集團(tuán)的組成國際研究團(tuán)隊，并成功解開鋰離子電池 SEI 常見化學(xué)物質(zhì)氟化鋰(lithium fluoride)。
實驗和計算結(jié)果指出，電池充電過程中會產(chǎn)生氟化氫(hydrogen fluoride)電化學(xué)反應(yīng)，從電解質(zhì)轉(zhuǎn)變成固態(tài)氟化鋰并生成氫氣，這類反應(yīng)高度依賴石墨、石墨烯和金屬等電極材料，證明電池催化劑的重要性。
該團(tuán)隊也同時研發(fā)新型檢測氟化氫濃度方式，由于氟化氫是由濕氣與鋰鹽(LiPF6)形成的有害物質(zhì)，該檢測方法在 SEI 未來科學(xué)研究居關(guān)鍵地位。研究員 Nenad Markovic 表示，該研究日后將在 BMW 電池研發(fā)中心測試，研究下一步則是計劃設(shè)計全新鋰離子電池技術(shù)，為當(dāng)今鋰離子電池開辟另一條道路。
責(zé)任編輯：周大偉
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