日本开发新型无负极锂金属电池 能量密度高/寿命长

盖世汽车的锂金属电池是一种新型的锂基可充电电池，由固态金属代替锂离子制成，被认为是最有前途的高能量密度可充电电池技术之一。然而，这种类型的电池也有一些局限性，例如安全问题。

近年来，研究人员试图通过设计无负极电池来克服这些障碍，以提高锂金属电池的能量密度和安全性。据外媒报道，在一项新的研究中，日本国立工业科学技术研究所的研究人员在使用Li2O牺牲剂的基础上开发了一种新型的高能量密度、长寿命的无负极锂电池。非负电极全电池的结构通常基于具有裸露的负铜集电体的完全锂化的正电极。值得一提的是，无负极锂电池的重量能量密度和体积能量密度可以最大限度地提高。与更传统的LMB设计相比，无负极电池结构还具有其他优点，包括成本更低、安全性更高，并使电池组装过程更简单。为了充分释放无负极锂金属电池的潜力，研究人员首先需要了解如何实现锂金属电镀的可逆性/稳定性。许多人通过工程设计和选择更有利的电解质来解决这个问题，但大多数都以失败告终。一些人还试图使用盐或添加剂来提高锂金属电镀/剥离的可逆性。AIST的研究人员建议使用Li2O作为牺牲剂，并将其预加载到LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的表面。研究人员表示，实现高锂可逆性具有挑战性，特别是考虑到电池配置中锂的储存有限。在本研究中，我们在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极上引入了Li2O作为预加载的牺牲剂，以提供额外的锂源。在长期循环过程中，这可以抵消初始非负极电池中锂的不可逆损失。除了使用Li2O作为牺牲剂外，研究人员还提出，使用氟丙醚添加剂来中和Li2O氧化过程中释放的亲核O2-，并防止由于在电池正极表面涂覆LiF基电解质而导致的气体O2的额外析出。我们发现通过Li2O氧化释放的O2物质可以被氟化醚添加剂协同中和。这导致在正极/电解质界面处形成LiF基底膜，钝化正极表面并抑制醚溶剂的有害氧化分解。基于这一设计，该研究所的研究人员制造了一种长寿命2.46 Ah的初始无负极软包装电池。该电池的重量能量密度为320 Wh kg-1，经过300次运行循环后，可保持80%的容量。该团队提出的无负极设计可能有助于解决锂金属电池的一些常见问题，并促进更安全、更高能量密度和更长寿命的锂基可充电电池的开发。

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