大容量リチウム電池の安全性の問題を解決する方法

ウェアラブル機器や電気自動車などの急速な発展に伴い、バッテリーの「大容量」基準も常に向上しています。負極としてリチウム金属を使用したリチウム電池は、従来のリチウムイオン電池の10倍の容量の可能性がありますが、潜在的な安全上のリスクがあります。

28日、湖南大学から、アリゾナ州立大学の江漢清チームとライス大学唐明のチームが、同校のドゥアン・フイガオのチームとともに、「リチウムデンドライト」問題に関する研究結果を出したことがわかった。 、このような「高エネルギー」リチウム電池の解決に役立つと期待されています。安全性の「トラブル」。この成果は最近、トップの国際エネルギージャーナルNatureEnergyに掲載されました。

グラファイトは、380 mAh / gのストレージ容量を持つ従来のリチウムイオン電池用の負極材料です。ただし、これは3860 mAh / gよりもリチウム金属の理論容量よりもはるかに低くなります。したがって、リチウム金属は大容量電池にとってより理想的な負極材料です。ただし、初期の負極としてリチウム金属を使用したバッテリーは、充電および放電中に樹枝状金属リチウムを生成します。つまり、「リチウム樹枝状」の問題です。これにより、バッテリーの短絡や爆発が発生する可能性があり、安全上の問題が発生する可能性があります。

リチウムデンドライトの成長の問題を解決するために、様々な解決策が提案されている。電解質への有機添加剤の添加、または樹枝状の生成を抑制するための固体電解質の使用を含みます。最近、リチウムデンドライトの問題に関する研究チームの発見は、新しい視点からリチウムデンドライトの形成を「崩壊」させるのに役立つと期待されています。

Jianghanqing氏は、金属の堆積中に圧縮応力が広範囲に及ぶことを発見したと述べました。チームが作成した軟質基板上に、収集液として銅膜を蒸着し、電極を電池に組み付け、顕微鏡で充電しました。一定時間充電した後、突然一次元の折り目構造が銅膜に現れたことがわかった。銅膜の不安定性により、軟質基板への応力が大幅に解放されました。電極表面の圧力応力がリチウムデンドライトの成長を促進できることが証明されています。同時に、彼らは銅箔とソフトマトリックス流体へのリチウム金属の堆積形態を研究し、応力解放が樹枝状の形成を効果的に防ぐことができることを証明しました。

チームはまた、ストレスをより効果的に解放するためにソフト基板エネルギーを使用する方法を研究したと報告されています。彼らは、砂糖をテンプレートとして使用して、3次元の多孔質の柔らかい基板を得ました。市販の銅箔や三次元発泡銅と比較して、電気化学的性能が優れていることがわかります。

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