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【新能源】《自然·能源》:湖南大学等最新枝晶问题解决方案大幅提升锂金属电池性能

新材料产业2022-05-12 08:59:26

  3月7日,能源领域顶级期刊《自然·能源》(Nature Energy)在线报道了湖南大学机械与运载工程学院段辉高教授课题组与美国亚利桑那州立大学姜汉卿教授课题组、美国莱斯大学唐铭教授课题组合作共同完成的论文。

  锂金属电池是一款极具前景的高能量密度电池,其理论容量高达3860 mAh/g,然而锂金属电池也存在一个致命缺陷,那就是在充放电过程中会产生大量枝晶。枝晶不仅会断裂和加速电解液分解导致电池容量衰减,还可能刺透隔膜使电池短路引发严重安全问题。为了解决这个问题,科学家们提出了各种各样的解决方案,比如使用电解液添加剂,固态电解液,人工SEI膜或者三维集流体。这些方法往往是从化学、物理方法试图压制枝晶的产生或者生长,并没有从源头上杜绝枝晶形成。

 

  与前人的工作不同,本合作论文提出了一种全新的以软基材料释放应力来解决枝晶生长的方案。通过实验观测和理论模型,该项工作从全新的力学角度揭示了金属锂电池发展的最大障碍之一锂枝晶的产生机制,系统研究了压应力在锂电化学沉积过程中的产生、释放以及对枝晶形成的影响,建立了解释和预测这一过程的理论模型,并提出了可行的解决方案。结合合作团队开发的3D微孔柔性基底制造新方法,论文展示了该枝晶问题解决方案可大幅提升锂金属电池的性能,为锂金属电池的研究提供了全新的视角。

 

  本项合作工作的主要实验人员为亚利桑那州立大学的博士生王旭和我校博士生曾伟同学(论文共同第一作者,现已毕业),亚利桑那州立大学的姜汉卿教授、美国莱斯大学唐铭教授及我校段辉高教授为论文的共同通讯作者。


来源:湖南大学



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