黃建宇組原位揭示鋰枝晶生長機理,助力固態(tài)電池應(yīng)用
鋰離子二次電池以其高能量密度已在便攜式電子設(shè)備領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,但是依然不能滿足電動汽車和電網(wǎng)等大容量儲能裝置對高能量密度的需求。金屬鋰具有高比容量(3860 mAh g‒1)和低電化學(xué)勢(‒3.04 V相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極),是理想的高能量密度負極材料。以金屬鋰為負極的固態(tài)電池被認(rèn)為是高能量密度、高安全性可充放儲能裝置未來的發(fā)展方向。 但研發(fā)金屬鋰電池極具有挑戰(zhàn),雖然歷時多年,以金屬鋰為負極的高能量密度可充放電池仍未實現(xiàn)商業(yè)化,其中最主要原因是在循環(huán)過程中的不可控鋰枝晶(一種樹狀晶體,其針狀突起稱為晶須)生長,當(dāng)鋰枝晶生長到一定程度時可穿透固態(tài)電解質(zhì),使電池短路失效;此外,如果鋰枝晶發(fā)生纏繞或斷裂,就會形成“死鋰”,造成電池容量嚴(yán)重衰減,因此鋰枝晶的生長是阻礙金屬鋰電池應(yīng)用的最大障礙。 |