哥伦比亚大学研发氮化硼纳米涂层稳定固体电解质 确保电池安全/延长电池寿命

据外媒报道，随着人们越来越依赖移动设备和电动汽车等需要这种能源的设备，提高电池储能能力、延长电池寿命和确保电池安全运行在应对这些挑战方面变得越来越重要。然而，当地时间4月22日，由材料科学与工程助理教授袁扬领导的哥伦比亚大学工程团队宣布，已经开发出一种新方法，通过植入氮化硼纳米涂层来稳定锂金属电池中的固体电解质，从而安全地延长电池寿命。目前，传统的锂离子电池在日常生活中得到了广泛的应用。这些类型的电池具有较低的能量密度，从而导致较短的寿命。此外，由于电池内部的液体电解质高度易燃，它们也可能发生短路甚至起火。用锂金属代替锂离子电池中的石墨阳极可以提高电池的能量密度；从理论上讲，金属锂的充电容量几乎是石墨的10倍。然而，在锂电镀过程中，很容易产生枝晶。如果树枝状晶穿透蓄电池中间的分离器，可能会导致短路，从而导致蓄电池安全问题。Yang说， “我们决定专注于固体和陶瓷电解质。与传统锂离子电池中的易燃电解质相比，固体陶瓷电解质在提高安全性和能量密度方面表现出巨大潜力。大多数固体电解质是陶瓷的，因此不易燃，消除了安全隐患。此外，固体陶瓷电解液具有高机械强度，可以起作用可以抑制锂枝晶的生长，使锂金属成为电池的阳极涂层。然而，大多数固体电解质对锂离子不稳定，容易被锂金属腐蚀，不适合用于电池。为了应对上述挑战，研究团队与美国布鲁克海文国家实验室和纽约城市大学合作。研究人员沉积了5至10纳米的氮化硼纳米膜作为保护层，以隔离金属锂和离子导体之间的电接触，并添加少量聚合物或液体电解质渗透到电极/电解质界面。研究人员选择氮化硼作为保护层，因为它对锂具有化学和机械稳定性，并且具有高水平的电子绝缘性。研究人员设计的氮化硼内部有孔，锂离子可以通过这些孔，使其成为一种出色的分离器。此外，使用化学气相沉积方法制备氮化硼可以容易地生成大规模、原子级的连续薄膜。研究人员目前正在将他们的方法扩展到各种不稳定的固体电解质，并进一步优化界面，希望制造出高性能、长循环寿命的固态电池。

标签：

汽车资讯热门资讯