電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
研制一個更好的鋰電池需要同時處理許多因素，從使電池的陰極保持電氣狀態和離子導電到確保電池在多次循環后保持安全。
在一項新的發現中，美國能源部（DOE）阿爾貢國家試驗室的科學家們利用氧化化學氣相沉積技術開發了一種新的陰極涂層，這種技術可以幫助處理鋰電池的上述問題和其他幾個潛在問題。
“我們發現的涂層真的能一石擊中五六只鳥。”阿爾貢試驗室的著名研究員、電池科學家KhalilAmine說。
在這項研究中，Amine和他的同事們將阿爾貢首創的鎳錳鈷（NMC）陰極材料的微粒用一種含硫聚合物PEDOT包裹起來。這種聚合物在電池充電和放電時為陰極提供了一層保護，使其免受電池電解液的損害。
與傳統涂層不同，傳統涂層只保護微米大小的陰極顆粒的外表面，使內部容易開裂，PEDOT涂層能夠穿透陰極顆粒的內部，增加一層屏蔽層。
此外，盡管PEDOT阻止了電池和電解液之間的化學反應，但它卻準許電池運行所需的鋰離子和電子的必要運輸。
這項研究的第一作者阿爾貢化學家徐桂梁說：“這種涂層對電池工作的所有過程和化學過程都很友好，對所有可能導致電池降解或故障的反應不友好。”
涂層還大大戒備了導致電池陰極失效的另一種反應。在這種反應中，陰極材料轉變成另一種形式的尖晶石。幾乎沒有尖晶石的形成，加上它的其他特性，使這種涂層成為一種非常令人興奮的材料，”Amine說。
PEDOT材料還證明了戒備氧釋放的能力，這是NMC陰極材料在高壓下降解的主要因素。“這種PEDOT涂層還被發現能夠抑制充電過程中的氧氣釋放，這將使鋰離子電池具有更好的結構穩定性和安全性。”Amine說。
Amine聲明，科學家們可能會將這種涂層張大到富含鎳的NMC電池中。這種聚合物已經存在一段時間了，但我們依然驚愕地發現它具有所有令人鼓舞的效果。
隨著涂層的使用，研究人員相信含有NMC的電池可以在更高的電壓下運行，從而增加它們的能量輸出，或者壽命更長，或者兩者兼而有之。
為了進行這項研究，科學家們依賴位于阿爾貢的兩個能源部科學用戶辦公室設施：先進光子源（APS）和納米材料中心（CNM）。在APS的束線11-ID-C上進行了原位高能X射線衍射測量，并在CNM上進行了聚焦離子束光刻和透射電子顯微鏡檢查。
聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除
