鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:432次 | 2023年01月10日
美國(guó)和我國(guó)香港合作新陰極涂層 可延長(zhǎng)鋰電池壽命/提高安全性
(:阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)
據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(DOEArgonneNationalLaboratory)和我國(guó)香港科技大學(xué)(HKUST)研發(fā)了一款用于鋰電池的顆粒狀陰極涂層,以延長(zhǎng)鋰電池的使用壽命、提高安全性。
該項(xiàng)研究醞釀了3年,由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和香港科技大學(xué)合作研發(fā),獲得美國(guó)能源部可再生能源和能源效率、車輛技術(shù)辦公室的資助。早期的實(shí)驗(yàn)在香港進(jìn)行,因?yàn)镠KUST有理想的裝置,能夠按照實(shí)驗(yàn)室的規(guī)格進(jìn)行研究工作。
鋰電池重要用于給電動(dòng)汽車、手機(jī)、電腦等各種設(shè)備供應(yīng)動(dòng)力,而且陰極涂層技術(shù)使用時(shí)間已經(jīng)超過15年。但是并不是沒有局限性:陰極涂層只是一種局部涂層,只能覆蓋陰極顆粒外部的一小部分,在高壓或高溫條件下無法對(duì)陰極進(jìn)行保護(hù)。
陰極研究人員研究的是由鎳、錳和鈷制成的金屬氧化物。在高壓下充電的陰極會(huì)出現(xiàn)氫氣、氧化電解質(zhì)、在陰極上出現(xiàn)不必要的薄膜,從而造成能量損失。高溫又會(huì)加速此類反應(yīng),損害電池的電化學(xué)性能。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
新的涂層由一種稱為聚乙撐二氧噻吩(PEDOT)的導(dǎo)電聚合物制成,可以完全保護(hù)陰極內(nèi)外的每個(gè)顆粒不和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng),標(biāo)志著鋰電池技術(shù)獲得了突破。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室采用氧化化學(xué)氣相沉積技術(shù)應(yīng)用了PEDOT,該技術(shù)采用氣體來確保涂層被涂覆在陰極的每一個(gè)顆粒上,形成一種強(qiáng)大的外皮。
傳統(tǒng)的涂層會(huì)減緩鋰元素?cái)U(kuò)散至陰極顆粒的內(nèi)外,使得電導(dǎo)率和離子導(dǎo)電性較差,降低電池的效率。相比之下,阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的新涂層會(huì)促進(jìn)鋰離子和電子進(jìn)出陰極,從而提升電池能量。
現(xiàn)在鋰電池的運(yùn)行電壓為4.2V,新涂層能夠?qū)㈦妷禾嵘?.6V。雖然只改善了15%,卻能夠顯著降低整個(gè)電池組的成本。研究人員表示,這可以延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)航里程,新增手機(jī)和筆記本電腦電池的壽命,最終改變?nèi)藗兊纳罘绞健?/p>