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鸭脖娱乐官方网站:科学家发现锂电池产生枝晶的罪魁祸首竟跟电解质中某些物质有关!

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鸭脖娱乐APP官网入口:据国外媒体报道,科学家发现了锂离子电池针状结构(即枝晶和枝晶)生长的根本原因,这种结构有时不会引起锂离子电池短路、失效甚至爆炸。(鸭脖娱乐官网图片来源:西北太平洋国家实验室)美国能源部西北太平洋国家实验室(PNNL)的一个研究小组发现,电池电解液(使电池再次发生关键化学反应的液体材料)中的一些化合物促进了枝晶和枝晶的生长。

研究小组希望这一发现能够促进新方法的研究和开发,最终控制细胞内树突和树突的生长。树突是一种微小的、柔软的树状结构,不能在锂电池中生长。针状凸起部分称为枝晶。

这两种东西都会造成很大的伤害,需要突破电池内部的隔膜,就像杂草可以突破混凝土阳台或者铺装的道路一样。而且这类物质不会减少电解液与锂的不良反应,加速电池过热。锂金属电池的能量密度高于常用的锂离子电池。

但枝晶和枝晶的缺失阻碍了锂金属电池的普及。PNNL团队发现锂金属电池中的树枝状结晶源自“SEI”膜(介于两者之间的固体电解质),即阳极固体锂表面和液体电解质之间的薄膜。此外,科学家还发现了枝晶生长的罪魁祸首:碳酸乙烯酯。

碳酸乙烯酯是一种不可缺少的溶剂,可以添加到电解液中,提高电池性能。原来是碳酸乙烯酯让电池更容易损坏。

研究人员专门为这项研究设计了纳米尺寸的锂金属电池,然后用视频一步步展示了电池中树突的生长过程。当锂离子开始在阳极堆积或“温度梯度”时,开始形成枝晶,从粒径开始,响应枝晶的出现。随着更多的锂原子堆积在一起,结构不会逐渐生长,就像石笋从洞穴底部生长一样。

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研究小组发现,SEI表面的能量动力学不会将更多的锂离子推到缓慢和快速生长的树枝状柱上。然后,突然,一个树突生长出来。

对于团队来说,寻找树突生长的时刻并不容易。因此,科学家们已经将原子力显微镜(AFM)和环境感应电子显微镜(ETEM)结合在一起。ETEM是一种非常有价值的仪器,它允许科学家在现实条件下研究电池的工作状态。

该团队使用原子力显微镜测量枝晶生长的微小力,并通过滑动原子力显微镜的悬臂顶部,测量枝晶生长的力,并测量枝晶生长过程中枝晶产生的力。研究小组发现,碳酸乙烯酯的含量与枝晶和枝晶的生长有着必然的关系。

研究小组向电解液中加入的碳酸乙烯酯越多,不会生长的枝晶就越少。科学家用电解质混合物做实验,改变其成分来增加树突。

比如研究人员添加的环己酮可以阻止树突和树突的生长。了解电池中枝晶产生和生长的原因,可以为避免枝晶或控制枝晶,最终避免电池损坏获得新的思路。

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研究人员回应说,更好地理解电池树突将有助于为锂金属电池在电动汽车、笔记本电脑、手机等领域的广泛应用扫清道路。:鸭脖娱乐APP官网入口。

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