時間:2022-07-07 17:15:52來源:鉅大LARGE
雖然鋰電池已經是當今儲能主流,但是其充放電的分子和原子基礎科學至今還是個謎。
而根據美國能源部阿貢國家實驗室在《NatureCatalysis》研究指出,研究團隊已突破性地得出電極和液態(tài)電解質之間的固體電解質界面(solid-electrolyteinterphase,SEI)化學成分。阿貢國家實驗室材料科學部門(MSD)化學工程師DusanStrmcnik表示,這將有助于提高團隊對電池壽命的預測能力,而這對電動汽車制造廠商至關重要。
長久以來科學家都致力于破解鋰電池SEI,但只了解電池充電時形成會形成SEI,在石墨電極上出現(xiàn)千分之毫米厚的薄膜,而該薄膜可保護界面發(fā)生有害反應,同時讓鋰離子在電極跟電解質之間穿梭,因此有關鋰電池來說,性能良好的SEI為必要條件。Strmcnik指出,電池效率和壽命取決于SEI品質,假如科學家可以找出其化學性質和獨立成分規(guī)則,即可借由SEI提升電池效率。
因此阿貢國家實驗室和丹麥哥本哈根大學、德國慕尼黑工業(yè)大學和BMW集團的組成國際研究團隊,并成功解開鋰電池SEI常見化學物質氟化鋰(lithiumfluoride)。
實驗和計算結果指出,電池充電過程中會出現(xiàn)氟化氫(hydrogenfluoride)電化學反應,從電解質轉變成固態(tài)氟化鋰并生成氫氣,這類反應高度依賴石墨、石墨烯和金屬等電極材料,證明電池催化劑的重要性。
該團隊也同時研發(fā)新型檢測氟化氫濃度方式,由于氟化氫是由濕氣和鋰鹽(LiPF6)形成的有害物質,該檢測方法在SEI未來科學研究居關鍵地位。研究員NenadMarkovic表示,該研究日后將在BMW電池研發(fā)中心測試,研究下一步則是計劃設計全新鋰電池技術,為當今鋰電池開辟另一條道路。
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