特斯拉加拿大研发中心合作大学制无阳极锂电池 90次循环后保持80%容量

据外媒报道，尽管锂离子电池仍有改进空间，但大多数业内人士认为，固态电池将成为下一代首选电池。现在，特斯拉的电池研究合作伙伴宣布了一种为锂离子电池实现更高能量密度的方法，这可以消除仅对固态电池的研究重点。

加拿大达尔豪斯大学的Jeff Dahn教授领导的一个团队与特斯拉加拿大研发中心和加拿大滑铁卢大学的同事合作，展示了由复盐电解质制成的无阳极锂金属电池：1M二氟硼酸锂LiDFOB和0.2M四氟硼酸锂锂LiBF4在碳酸亚乙酯溶液中。研究人员表示，他们的研究结果可能会将人们的注意力从固态电池转移到可充电高能量密度电池上。用锂金属代替传统的石墨阳极是提高锂离子电池能量密度的最流行方法之一，可以将能量密度提高40%至50%。然而，只有当锂金属阳极过厚时，能量密度才能显著增加，但在实践中，不能使用非常厚的阳极。因此，研究人员表示，锂金属阳极的厚度需要限制在50微米以内。限制过量锂是一个巨大的挑战，因为其金属锂表面容易形成枝晶，这会增加阳极和电解质之间的反应活性，隔离金属锂，并导致电池循环效率低。在没有阳极的电池中，这种循环的低效率特别明显，因为这些电池是直接用裸铜阳极构成的，并且在第一次充电循环期间锂将直接沉积在阴极上。由于电池中缺乏过量的锂，电池体积被最小化，能量密度被最大化，但性能可能非常差，因为在循环过程中没有储存锂来持续补充电池的能量。为了提高液体电解质的循环稳定性，已经采用了许多不同的方法，如高盐浓度电解质、醚溶剂、氟化化合物、电解质添加剂、阳极表面涂层和外部压力。此外，还有另一种使用固体电解质的方法，但固体电解质尚未成功消除锂枝晶问题，目前尚不清楚这项技术是否与现有的锂离子电池生产设备兼容，因为锂离子电池的生产设备投资了数十亿美元。然而，如果可以使用液体电解质生产安全长寿命的锂金属电池，那么现有的生产设备可以快速将高能量密度电池商业化。在这项研究中，研究人员使用了由LiDFOB和LiBF4制成的电解质，以实现现有无阳极电池最长的循环寿命，在90次循环后仍能保持80%的容量。由于锂金属阳极由直径为50微米的紧密堆积的锂组成，即使在50次循环后，枝晶也不会生长。此外，与单盐电解质络合物相比，双盐电解质络合物在不同电压下表现更好，并且不太依赖外部压力来实现良好的循环性能。在新电池中，锂离子从电池阴极中提取，并且在初始充电期间，锂离子以金属锂的形式沉积在收集器上。在放电过程中，锂离子从集电极上分离并直接进入阴极。

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