研究人員研發(fā)增強型SEI 可提高鋰金屬電池能量密度/性能/安全性

據外媒報道,美國賓夕法尼亞州立大學(Penn State)研究人員表示,利用一種新研發(fā)的固態(tài)電解質界面膜(SEI),可充電鋰金屬電池可實現更高的能量密度,更佳性能以及更好的安全性。

隨著電動汽車、智能手機和無人機等對更高能量密度的鋰金屬電池的需求增加,SEI的不穩(wěn)定性成為阻礙鋰金屬電池發(fā)展的關鍵問題,因為該電池的鋰電極表面的一層鹽層會將SEI隔離,并且傳導鋰離子。

作為鋰金屬電池內最不為人所知的部分,SEI的降解促進了樹突的形成。樹突是一種針狀結構,從電池的鋰電極中生長出來,會對電池的性能和安全性產生負面影響。

機械與化學工程教授Wang表示:“這就是為什么鋰金屬電池壽命不長的原因,界面膜一生長,電池就會不穩(wěn)定。在該項目中,我們使用了聚合物復合材料來打造更好的SEI?！痹擁椖坑苫瘜W博士生Yue Gao領導,研發(fā)的增強型SEI是一個反應性聚合物復合材料,由聚合物鋰鹽、氟化鋰納米顆粒以及氧化石墨烯片組成,新型電池組件的結構就包含一層薄薄的此類材料。

研究人員研發(fā)的聚合物能夠與鋰金屬表明形成爪狀鍵合,以無源方式為鋰表面提供所需能量,使其不會與電解質中的分子發(fā)生反應,而納米片在復合材料中起到機械屏障的作用,防止鋰金屬中形成樹突。

通過化學和工程設計以及合作,該技術能夠在原子水平上控制鋰表面。此外,該反應性聚合物還減輕了電池重量、降低了制造成本,進一步促進鋰金屬電池未來發(fā)展。