提高鋰離子電池的安全性和能量密度

三天前，美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室宣布，科學(xué)家們正在利用氧化化學(xué)氣相沉積技術(shù)開(kāi)發(fā)一種新的陰極涂層，這種涂層可以幫助解決鋰離子電池的幾個(gè)潛在問(wèn)題。

新的涂料有望投入市場(chǎng)

新型PEDOT涂層具有穿透陰極粒子內(nèi)部的能力，新增了一個(gè)額定屏蔽層，而傳統(tǒng)涂層僅能保持陰極粒子的外觀。著名的阿貢研究人員和電池科學(xué)家KhalilAmine表示，這種新型涂層可能在未來(lái)幾年內(nèi)投入商業(yè)使用。

根據(jù)全球信息供應(yīng)商IHSMarkit的數(shù)據(jù)，隨著全球儲(chǔ)能設(shè)施數(shù)量的不斷新增，預(yù)計(jì)今年將新增4.3吉瓦的并網(wǎng)儲(chǔ)能能力。但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，這種新涂層可能能夠解決電池存儲(chǔ)操作中最令人擔(dān)憂的問(wèn)題密度和安全性，這可能會(huì)導(dǎo)致世界各地的儲(chǔ)能商店蓬勃發(fā)展。

新涂料可以一舉兩得

很明顯，電池的安全性一直是科學(xué)家研究的關(guān)鍵之一，但正是壓力保持了動(dòng)力。

過(guò)去兩年電池設(shè)備的爆炸無(wú)疑加速了電池在這方面的運(yùn)作。兩年的研究和優(yōu)化，argonne說(shuō)，已經(jīng)出現(xiàn)了一種涂層，防止了電池和電解質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，允許所有其他的過(guò)程在沒(méi)有干擾的情況下工作。在這項(xiàng)研究中，粒子最初是從NMC陰極數(shù)據(jù)中提取出來(lái)，然后包裹在一種叫做PEDOT的含硫聚合物中。當(dāng)電池充電和放電時(shí)，聚合物為陰極供應(yīng)一層維護(hù)，保護(hù)其免受電池電解質(zhì)的損傷。阿貢實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家徐貴良(音譯)說(shuō):這種涂層基本上對(duì)所有使電池工作的過(guò)程和化學(xué)過(guò)程都很友好，對(duì)所有可能導(dǎo)致電池退化或出現(xiàn)缺陷的反應(yīng)也很友好。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，PEDOT涂層在充電過(guò)程中抑制了氧氣的釋放，從而使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，進(jìn)一步新增了安全性。通過(guò)欺騙鋰離子電池的能量密度，新型的陰極涂層PEDOT有望降低電池的整體成本，從而結(jié)束大規(guī)模的電氣化。研究人員認(rèn)為，有了這種涂層，含納米材料的鋰離子電池可以在更高的電壓下工作，新增能量輸出，或者持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間，或者兩者兼而有之。

與此同時(shí)，argonne還解決了與鋰離子電池有關(guān)的另一個(gè)重要問(wèn)題:性能的比較驗(yàn)證。評(píng)價(jià)電極或電解液數(shù)據(jù)的變化是否是一種改進(jìn)，意味著對(duì)檢測(cè)結(jié)果的比較，但是關(guān)于鋰離子電池沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法。

工程師和研究人員經(jīng)常開(kāi)發(fā)自己的程序來(lái)描述鋰離子電池的特性，這是基于對(duì)他們技能的預(yù)期使用。這使得任何對(duì)技能差異的比較都非常混亂。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，argonn實(shí)驗(yàn)室與華威大學(xué)、OVOEnergy、夏威夷國(guó)家動(dòng)力研究所和捷豹路虎合作，審查了世界各地有關(guān)鋰離子電池的各種驗(yàn)證方法的文獻(xiàn)，以供應(yīng)最佳實(shí)踐的見(jiàn)解。該實(shí)驗(yàn)室希望我們的研究結(jié)果有一天能夠?yàn)椴煌猛镜匿囯x子電池供應(yīng)更可靠、更具可比性的測(cè)試方法。