鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:461次 | 2022年06月27日
KIST預(yù)鋰化法提升硅陽極鋰電池能量密度
據(jù)外媒報道,韓國一組研究人員研發(fā)了一種處理技術(shù),能夠最大限度地提升將高容量電池的能量密度。韓國科學(xué)技術(shù)院(KoreaInstituteofScienceandTechnology,KIST)清潔能源研究所的MinahLee博士以及JihyunHong博士組成的聯(lián)合研究小組宣布,研發(fā)了一種技術(shù),可以解決困擾硅基陽極材料已久的一個問題,而且該解決方法很簡單。
在鋰電池中,硅陽極材料的儲能量是石墨陽極材料的4倍,可大大上升電動汽車的續(xù)航里程,因而此種材料越來越受到人們的關(guān)注。但是,在初次充放電循環(huán)的充電過程中,配備硅基陽極的電池會損失20%以上的鋰離子,從而導(dǎo)致電池容量下降。為解決該問題,研究人員研究了一種預(yù)先加載鋰或預(yù)鋰化的方法,即在電池組裝之前,額外新增鋰,以補(bǔ)償電池循環(huán)過程中損失的鋰。目前而言,采用鋰粉等方法存在具安全隱患和成本高的缺點(diǎn)。
KIST的Lee博士和Hong博士研發(fā)了一種技術(shù),可以采用含鋰溶液而不是鋰粉,預(yù)先加載鋰離子,防止硅基陽極流失鋰。只需將一個電極浸入定制化的溶液中5分鐘,就足以成功預(yù)先加載鋰,因為通過一個自發(fā)的化學(xué)反應(yīng),電子和鋰離子會插入至硅基陽極中。和傳統(tǒng)的添加鋰粉至電極,從而導(dǎo)致鋰分布不均的方法不同,此種定制化預(yù)鋰化溶液能夠迅速滲入電極,確保鋰均勻地進(jìn)入到硅氧化物中。
該研究小組研發(fā)的預(yù)鋰化硅基陽極電池在第一次充電時,活性鋰的損失少于1%,初始電池效率高達(dá)99%,甚至更高。和市面上同類的石墨陽極電池(406Wh/kg—504Wh/kg)相比,采用預(yù)鋰化陽極制成的電池的能量密度高出25%。
領(lǐng)導(dǎo)該項研究的Lee博士表示:"通過將計算材料科學(xué)技術(shù)融入最優(yōu)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計中,我們能夠僅采用控制該溶液溫度和反應(yīng)時間的簡單方法,極大地改進(jìn)高容量硅基陽極的效率。由于該項技術(shù)可很容易地應(yīng)用于現(xiàn)有電池生產(chǎn)設(shè)施中使用的輥壓工藝,因而該方法有可能在實際電池中采用硅基陽極,從而帶來突破。"
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
聯(lián)合首席研究員Hong博士表示:"此次合作能夠達(dá)成,全賴于KIST鼓勵不同研究團(tuán)隊的成員進(jìn)行聯(lián)合研究,該項預(yù)鋰化技術(shù)至少平均可以讓電動汽車新增100公里的續(xù)航里程。"(來源:蓋世汽車/作者:余秋云)