科学家发现锂电池产生枝晶的罪魁祸首 竟跟电解质中某些物质有关！

据外媒报道，科学家发现了锂离子电池针状结构生长的根本原因，这种结构有时会导致锂离子电池短路、故障，甚至起火。

美国能源部西北太平洋国家实验室的一个研究小组发现，电池电解液中的一些化合物促进了枝晶和枝晶的生长。研究团队希望这一发现能够促进新方法的发展，最终通过控制电池成分组织中树突和树突的生长。树枝状物是生长在锂电池中的小而坚硬的树枝状结构，针状突起被称为树枝状物。这两种东西都会造成严重的破坏，穿透电池内部的薄膜，就像杂草会穿透水泥梯田或铺设的道路一样。此外，这些物质会增加电解质和锂之间的不良反应，加速电池故障。锂金属电池的能量密度高于常用的锂离子电池，但枝晶和枝晶的存在阻碍了锂金属电池普及。PNNL团队发现，锂金属电池中的枝晶来源于“SEI”膜，即阳极固体锂表面和液体电解质之间的薄膜。此外，科学家还发现了树枝状生长的罪魁祸首：碳酸亚乙酯。碳酸亚乙酯是一种不可或缺的溶剂，可以添加到电解质中以提高电池性能。事实证明，正是碳酸亚乙酯使电池容易损坏。研究人员专门为这项研究设计了纳米尺寸的锂金属电池，然后使用视频逐步演示电池中枝晶的生长过程。当锂离子开始在阳极聚集或“成核”时，枝晶开始形成，最初的粒径表明枝晶的产生。随着越来越多的锂原子聚集在一起，这种结构会慢慢生长，就像从洞穴底部长出的石笋一样。研究团队发现，SEI表面的能量动力学会将更多的锂离子推向缓慢生长的树枝状柱。然后，突然，一个树突长了出来。对于团队来说，捕捉树突生长的时刻并不容易。为此，科学家们结合使用了原子力显微镜和环境投影电子显微镜。ETEM是一种非常有价值的仪器，可以让科学家在真实条件下研究电池的工作状态。该团队使用原子力显微镜测量枝晶生长过程中的小作用力，并通过向下按压原子力显微镜的悬臂顶部，测量枝晶增长的作用力，还测量了枝晶生长期间枝晶施加的作用力。研究小组发现，碳酸亚乙酯的含量与枝晶和枝晶的生长直接相关。研究小组在电解液中添加的碳酸亚乙酯越多，就会生长出越多的枝晶。科学家们使用电解质混合物进行实验，改变其成分以减少枝晶。例如，研究人员添加环己酮来防止树突和树突的生长。了解电池中枝晶形成和生长的原因可以为消除枝晶或控制枝晶提供新的思路，最终防止电池损坏。研究人员表示，对电池枝晶的深入了解将有助于为锂金属电池在电动汽车、

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