快速冻结了锂电池退化的新见解

美国的研究人员锂金属电池内的视线,审查他们的化学和结构。使用快速冻结看金属电极和电解液之间的界面,他们发现了一个新的电极降解方面,有助于解释电池容量损失。

莉娜Kourkoutis纽约康奈尔大学和她的团队采用一种技术经常用于生物学固定标本的快速冻结。他们检查薄片通过snap-frozen electrode-electrolyte接口与cryo-scanning透射电子显微镜(cryo-STEM)技术在2017年获得了诺贝尔化学奖。

“锂金属电池有巨大的潜力,因为他们有一个非常高的能量存储能力,“Kourkoutis说。“小[问题]是不安全,经常着火后几个充电和放电的循环。

这如果一个手指的物质(称为树突)开始在阳极上形成,并在阴极的电解液接触生长。这可以短的电池,导致热失控和火。今天,金属锂只是用作一次性电池的阳极,为了避免这种做空风险。

cryo-STEM透露一层固体电解质锂乙烯碳酸氢钠的间期(SEI)层,比此前认为的厚很多,和两个不同类型的树突生长在锂阳极。以及预期的锂金属树突,还有一个更惊人的形式,由氢化锂Kourkoutis说。树突的第二课是非常重要的,因为他们是瘦,脆性和绕组结构可能会脱离电池电极在充放电循环,”她解释说。一旦锂脱落,它不能被重新融入阳极,因此降低了电池的能力持有充电。

Kourkoutis电解液的分解说生产乙烯的接口,提供使氢化锂的氢气。替换hydrogen-containing电解质的氟化替代-氟乙烯树脂碳酸盐抑制氢化锂枝晶的形成,提高电池性能和降低电池容量衰减。

说,这些发现变革大卫Mitlin克拉克森大学electrochemist,我们。“氢化物极其脆弱。如果你越来越氢化物的一个重要部分,这具有深远意义的机械性能(接口)层和如何调优。

氢化物是一个完整的惊喜对他来说,他建议需要重新考虑电解液分解反应和界面层是否比人们想象中更稳定。

“这将是一个有趣的方法应用于镀看看锂或树突商业锂离子电池,”说凡妮莎木,材料科学家在苏黎世瑞士联邦理工学院。的一个挑战是解决需要看到固体电解质界面,往往是小一个数量级。

Mitlin说树突防止充电锂金属电池的商业化。“这并不能解决树突增长,但可以改变人们如何看待这个问题,可以找到解决方案的关键。