發(fā)布時(shí)間:2020-11-21
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金屬鋰電池因其高能量密度受到世界各國(guó)的關(guān)注,但是它的發(fā)展是非常漫長(zhǎng)而曲折的。六七十年代開(kāi)始時(shí),它就曾經(jīng)點(diǎn)燃了人們對(duì)高能量密度電池的希望,但是因?yàn)殡姵氐陌踩砸字穑瑢?dǎo)致了人們對(duì)它的懷疑,曾經(jīng)許多追隨它的公司也黯然離場(chǎng),隨后鋰離子電池趁機(jī)而上,從而改變了電池世界的格局。但是時(shí)代在持續(xù)的發(fā)展,技術(shù)在不斷的進(jìn)步,鋰離子電池的能量密度逐漸逼近理論值,達(dá)到瓶頸,接近天花板,且邊際效應(yīng)越來(lái)越明顯,人們將目光分散,尋找替代者。就在十年前,金屬鋰電池又突然受到了眾多的關(guān)注,眾多的研究者想把沉睡的“寶貝”喚醒。但是喚醒這個(gè)“寶貝”極不易,喚醒所需要的條件很苛刻,目前世界各國(guó)科學(xué)家們?nèi)栽谂χ小?nbsp;
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)焦淑紅副教授將目光聚集在電解液功能調(diào)控上,希望以此來(lái)穩(wěn)定正負(fù)極,從而提高電池的性能。焦淑紅副教授曾發(fā)表綜述文章總結(jié)了金屬鋰電池的發(fā)展歷史,之后將目光集中在電解液上,詳細(xì)介紹了電解液如何逐步發(fā)展促進(jìn)鋰金屬電池的穩(wěn)定性與安全性、電解液如何影響SEI、如何促進(jìn)正極的穩(wěn)定性、如何阻燃與如何用新技術(shù)來(lái)研究金屬鋰電池等一系列問(wèn)題,展示了金屬鋰液態(tài)電解液的發(fā)展?fàn)顩r,并指出了鋰金屬電池未來(lái)的發(fā)展方向。
金屬鋰是輕金屬,具有極低的氧化還原電位,這些因素使其金屬鋰電池具有了高比容量和高電壓,70年代開(kāi)始,金屬鋰電池誕生以來(lái),一直就被視為儲(chǔ)能界的“圣杯”。 金屬鋰電池的能量密度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的鎳鉻電池/鉛酸電池,但是其缺點(diǎn)是鋰金屬與有機(jī)電解液在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的,兩者發(fā)生反應(yīng),另外鋰在沉積的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生枝晶,造成安全性問(wèn)題易起火爆炸。金屬鋰電池的巨大潛力又再次受到了重視,人們利用各種方法來(lái)解決電解液與鋰不穩(wěn)定,枝晶生長(zhǎng),電解液易燃等問(wèn)題,其中的策略包括了電解液組成調(diào)控,使用固態(tài)電解質(zhì),人工SEI,負(fù)極結(jié)構(gòu)的調(diào)控等等。在眾多的策略中,電解液的發(fā)展依然占有重要地位,一個(gè)良好的電解液需要具有以下功能:
1. 安全性方面,電解液要能夠調(diào)控鋰金屬的沉積,避免枝晶引起的電池短路;
2.對(duì)鋰穩(wěn)定,能夠形成穩(wěn)定的SEI,減少鋰的消耗,庫(kù)倫效率能達(dá)到99.9%;
3. 對(duì)正極材料和Al集流體穩(wěn)定,避免分解,能夠形成穩(wěn)定的正極/電解液界面(CEI),防止過(guò)渡金屬離子的遷移;
因此,我們必須要加深對(duì)電解液和鋰沉積行為的研究,相信不久的將來(lái)金屬鋰電池一定會(huì)大放異彩。