當前位置: 電池聯盟網 > 前沿 >

美國新發現有助于研發更小、更輕、更便宜的汽車電池

時間:2021-02-01 09:33來源:蓋世汽車 作者:Fairy
點擊:
布魯克海文國家實驗室電池研究人員(圖片來源:布魯克海文國家實驗室)
 
       據外媒報道,美國能源部(DOE)布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)的一組研究人員確定了有關鋰金屬陽極電池內部反應機制的新細節,該項研究結果是朝著研發出尺寸更小、重量更輕、更便宜的電動汽車電池邁出的重要一步。
 
       重造鋰金屬陽極
 
       智能手機、電動汽車等各種電子設備中都能找到傳統鋰離子電池,雖然鋰離子電池使很多技術得到了廣泛應用,但其在為電動汽車長距離行駛提供動力方面仍面臨著挑戰。
 
       為了打造更適合電動汽車的電池,美國DOE太平洋西北國家實驗室(PNNL)牽頭的多個美國國家實驗室以及獲DOE資助的大學研究人員一起成立了一個名為Battery500的聯盟,目標是打造能量密度為500Wh/kg的電池電芯,即能量密度是當今最先進電池的兩倍。為此,該聯盟正重點關注由鋰金屬陽極制成的電池。
 
       與大多采用石墨為陽極的鋰離子電池相比,鋰金屬電池采用鋰金屬為陽極。研究人員表示:“鋰金屬陽極是滿足Battery500能量密度目標的關鍵因素之一,優點在于其能量密度是現有電池的兩倍。其一,此種陽極的比容量很高;其二,可實現電壓更高的電池,二者結合就可以實現更高的能量密度。”
 
       科學家們很早就認識到了鋰金屬陽極的優點;事實上,鋰金屬陽極是首個與電池陰極耦合的陽極。但是由于此種陽極缺乏“可逆性”,即通過可逆電化學反應充電的能力,電池研究人員最終用石墨陽極取代了鋰金屬陽極,打造了鋰離子電池。
 
       現在,經過幾十年的進步,研究人員有信心實現可逆的鋰金屬陽極,以超越鋰離子電池的極限。關鍵在于界面,即電化學反應過程中電池電極上形成的固體材料層。
 
       研究人員表示:“如果我們能夠完全了解該種界面,就能夠為材料設計和打造可逆的鋰金屬陽極提供重要指導。但是,了解該種界面是一項相當大的挑戰,因為其是一種非常薄的材料層,只有幾納米厚,而且對空氣和濕度也很敏感,因此處理此種樣品非常棘手。”
 
       在NSLS-II將此種界面實現可視化
 
       為了應對上述挑戰,“看到”該界面的化學構成和結構,研究人員采用了布魯克海文國家實驗室DOE科學辦公室的用戶設備——國家同步加速器光源II (NSLS-II),以產生超亮的X射線從原子尺度來研究該界面的材料特性。
 
       除了利用NSLS-II的先進能力之外,該研究小組還需要利用一個能夠探測該界面所有成分的波束線(實驗站),用高能(短波長)X射線探測晶體相以及非晶相。該波束線即是X射線粉末衍射(XPD)的波束線。
 
       研究人員表示:“化學團隊采用了XPD的多模態方法,利用了波束線提供的兩種不同技術,X射線衍射(XRD)和對分布函數(PDF)分析。XRD能夠研究晶體相,而PDF能夠研究非晶相。”
 
       XRD和PDF分析揭示了令人欣喜的結果:界面內存在鋰氫化物(LiH)。幾十年來,科學家們一直在爭論是否界面內存在LiH,從而給形成界面的基本反應機制造成了不確定性。
 
       研究人員表示:“LiH和氟化鋰(LiF)有著非常相似的晶體結構,我們提出發現LiH的說法受到了一些人的質疑,他們認為我們錯把LiF認作了LiH。”
 
       考慮到該項研究涉及的爭議,以及區分LiH與LiF所面臨的技術挑戰,該研究小組決定為LiH的存在提供多條證據,包括進行空氣暴露實驗。
 
       研究人員表示:“LiF在空氣中是穩定的,LiH則不然。如果我們將該界面暴露在潮濕的空氣中,如果該化合物的含量隨著時間的推移而減少,就可以證實我們確實看到的是LiH,而不是LiF,而事實確實如此。由于很難區分LiH和LiF,而且之前從未進行過空氣暴露實驗,在很多文獻報道中,是很有可能錯把LiH認作LiF,或者由于LiH在潮濕環境中的分解反應而未被觀察到。”
 
       研究人員繼續說道:“在PNNL完成的樣品制備工作對于該項研究至關重要,我們也懷疑很多人無法識別LiH是因為他們的樣品在進行實驗之前就被暴露在潮濕的環境中。如果不收集樣品,密封樣品,正確運輸樣品,可能就會錯過LiH。”
 
       除了確認LiH的存在,該團隊還解決了另一個圍繞LiF的長期謎題。LiF一直被認為是界面的有利成分,但是一直沒有人完全了解原因何在。該團隊確定了界面內LiF以及大部分LiF本身存在的結構差異,發現前者可以促進鋰離子在陽極和陰極之間傳輸。
 
       目前,布魯克海文國家實驗室、其他國家實驗室以及各大學的電池研究科學家們還在繼續合作。研究人員表示,該項研究成果將能夠為鋰金屬陽極提供急需的實用指導,推動此種有發展前景材料的研究向前發展。
 
(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 電池 電動汽車 汽車電池
免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與中國電池聯盟無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實,對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源:XXX(非中國電池聯盟)”的作品,均轉載自其它媒體,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。
QQ:503204601
郵箱:cbcu@m.astra-soft.com
猜你喜歡
專題
相關新聞
本月熱點
歡迎投稿
聯系人:王女士
Email:cbcu#m.astra-soft.com
發送郵件時用@替換#
電話:010-53100736
在線投稿
企業微信號
微信公眾號
主站蜘蛛池模板: 成**人特级毛片www免费| 篠田优在线播放| 日韩亚洲欧美综合一区二区三区| 国产特黄1级毛片| 亚洲一区二区三区丝袜| 19日本人xxxxwww| 欧美一级黄色片视频| 国产精品久久久久久久久电影网| 亚洲六月丁香六月婷婷色伊人| 伊人久热这里只精品视频| 欧美性xxxx极品高清| 国产精品一区二区三区免费| 亚洲av之男人的天堂| 国产黑丝袜在线| 日本成人不卡视频| 国产zzjjzzjj视频全免费| 中国老人倣爱视频| 精品一区二区三区波多野结衣| 天天躁夜夜躁狠狠躁2021| 亚洲精品视频免费| 8天堂资源在线| 校园亚洲春色另类小说合集| 国产成人精品视频一区二区不卡| 久久大香伊人中文字幕| 色一情一乱一伦一区二区三区| 成人午夜18免费看| 免费国产人做人视频在线观看 | 丁香六月婷婷综合| 精品久久久久久无码中文野结衣| 火车上荫蒂添的好舒服视频| 在线观看黄色毛片| 亚洲日本一区二区三区在线不卡| 午夜精品福利视频| 日本人成18在线播放| 又粗又硬又大又爽免费视频播放| a级片免费视频| 欧美人禽杂交狂配动态图| 国产成人午夜高潮毛片| 丰满上司的美乳| 男生女生一起差差差视频| 国产精品泄火熟女|