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如何延长锂电池的使用寿命,提高其安全性?

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随着数字智能设备和电动汽车市场的不断增长,锂金属电池可以说是有前途的高密度储能技术之一。LED路灯厂家它是一种固态冷光源,具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点,因此,LED路灯将成为道路照明节能改造的佳选择。LED路灯它是一种基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源,在一定的正向偏置电压和注入电流下,注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子,将电能直接转化为光能。然而,锂金属电池技术的一个主要障碍是出现了无法控制的锂树突,造成充电能力差和安全隐患。LED路灯它是一种基于半导体PN结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源,在一定的正向偏置电压和注入电流下,注入P区的空穴和注入N区的电子在扩散至有源区后经辐射复合而发出光子,将电能直接转化为光能。

锂枝晶是指当锂作为电池负极或阳极时,在锂金属表面生长的针状物。它会引起有害的副反应,降低能量密度,甚至导致电极短路,引起火灾或爆炸。

亚利桑那州立大学的一项新研究发现,使用三维聚二甲基硅氧烷(PDMS)层作为电池中锂金属阳极的基质材料可以有效地抑制锂枝晶的形成。延长电池寿命并减少安全隐患。该研究于3月6日在新的顶级期刊NatureEnergy上发表。

该论文的首席研究员江汉青教授说,这一发现对锂离子电池和锂空气电池以及其他金属阳极电池都具有重要意义。因为几乎所有用作电池阳极的金属都会产生树枝状晶体,如锌、钠和铝电池。

Jianghanqing说,他和他的团队不是试图从材料或电化学的角度来解决问题,而是从机械工程师的角度来解决问题。他说:"已知的研究表明,在应力作用下,微小的锡针或锡须(类似于树突晶)从锡金属表面突出,因此,我们通过类比,研究了树突晶锂生长的原因——应力。"可能性"

在第一轮研究中,研究人员在电池阳极底部添加了一层柔性PDMS,发现锂枝晶的生长明显减少。研究人员的分析表明,金属锂电极中的累积应力是由PDMS基体以褶皱变形的形式释放出来的,这种枝晶减少的趋势与应力释放直接相关。

"这是第一次通过实验证明残余应力在锂枝晶形成过程中起着关键作用,"姜汉清说。

除了研究锂枝晶的生长机理外,姜汉清的团队还进一步研究了如何利用这种现象(应力释放减少枝晶的生长)来延长锂金属电池的寿命,同时保持较高的能量密度。

研究者提出的方法是将pdms矩阵制成具有多个曲面的三维结构。"以含有大量小孔的方糖为模板,pdms进入方糖内部的孔隙形成连续的网络基,然后镀一层薄薄的铜来传导电子。用金属锂填充这些孔隙。Jianghanqing解释说:"作为多孔海绵层,pdms可以有效地减少压力,抑制树突状物的生长。"

如何延长锂电池的使用寿命,提高其安全性?(图1)

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