研究人员确定最佳锂金属电池堆栈压力 显著提高性能

据国外媒体报道，一个由材料科学家和化学家组成的研究小组确定了锂金属电池(LMB)在电池运行过程中需要承受的最佳堆压，可以产生最佳性能。研究团队成员主要来自加州大学圣地亚哥分校、密歇根州立大学、爱达荷国家实验室和通用汽车研发中心。

(来源:加州大学圣地亚哥分校)

用金属锂代替石墨作为电池负极是一些电池研发领域的终极目标。这些锂金属电池的性能可能会是目前最好的锂离子技术的两倍。比如，在电池重量相同的情况下，锂金属电池的电动汽车续航里程是锂离子电池汽车的两倍。

尽管有上述优势，但LMB的使用寿命短，存在安全隐患，尤其是锂枝晶生长导致的短路，并不被看好。研究人员和技术人员发现，在电池循环过程中使LMB承受分压可以提高性能和稳定性，从而解决寿命问题。但背后的原因还不得而知。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程系教授Shirley Meng说:“我们不仅回答了这个科学问题，还确定了所需的最佳压力。此外，我们还提出了一种新的测试协议，以获得最大的LMB性能。”

通过使用各种表征和成像技术，研究人员研究了LMB的形貌，并量化了电池在不同压力下的性能。他们发现，使用更高的压力水平，大约350千帕，会迫使锂颗粒沉积在整齐的柱状物中，中间没有任何多孔空间。相比之下，较低压力下的电池会呈现多孔空间，锂颗粒无序沉积，使枝晶有生长空间。

研究人员还表明，这一过程不会影响电池电解质的固体电解质界面(SEI)结构。但是为了应用这项新技术，LMB的制造设备必须进行改革。

另一种提高性能的方法是在循环时使电池不完全放电。相反，研究人员将留下一个锂银行，用于重新成核。这一发现在密歇根州的通用汽车R&D中心得到了验证。

此外，爱达荷国家实验室的研究人员使用分子动力学模拟来了解项目中的堆栈压力范围，该范围比基于宏观力学模型的预期小得多。研究人员还解释了这一独特过程的机械起源。据国外媒体报道，一个由材料科学家和化学家组成的研究小组确定了锂金属电池(LMB)在电池运行过程中需要承受的最佳堆压，可以产生最佳性能。研究团队成员主要来自加州大学圣地亚哥分校、密歇根州立大学、爱达荷国家实验室和通用汽车研发中心。

(来源:加州大学圣地亚哥分校)

用金属锂代替石墨作为电池负极是一些电池研发领域的终极目标。这些锂金属电池的性能可能会是目前最好的锂离子技术的两倍。比如，在电池重量相同的情况下，锂金属电池的电动汽车续航里程是锂离子电池汽车的两倍。

尽管有上述优势，但LMB的使用寿命短，存在安全隐患，尤其是锂枝晶生长导致的短路，并不被看好。研究人员和技术人员发现，在电池循环过程中使LMB承受分压可以提高性能和稳定性，从而解决寿命问题。但背后的原因还不得而知。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程系教授Shirley Meng说:“我们不仅回答了这个科学问题，还确定了所需的最佳压力。此外，我们还提出了一种新的测试协议，以获得最大的LMB性能。”

通过使用各种表征和成像技术，研究人员研究了LMB的形貌，并量化了电池在不同压力下的性能。他们发现使用更高的压力……约350千帕的压力会迫使锂颗粒沉积在整齐的柱状物中，中间没有任何多孔空间。相比之下，较低压力下的电池会呈现多孔空间，锂颗粒无序沉积，使枝晶有生长空间。

研究人员还表明，这一过程不会影响电池电解质的固体电解质界面(SEI)结构。但是为了应用这项新技术，LMB的制造设备必须进行改革。

另一种提高性能的方法是在循环时使电池不完全放电。相反，研究人员将留下一个锂银行，用于重新成核。这一发现在密歇根州的通用汽车R&D中心得到了验证。

此外，爱达荷国家实验室的研究人员使用分子动力学模拟来了解项目中的堆栈压力范围，该范围比基于宏观力学模型的预期小得多。研究人员还解释了这一独特过程的机械起源。

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