發布時間: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的關注,但是它的發展是非常漫長而曲折的。六七十年代開始時,它就曾經點燃了人們對高能量密度電池的希望,但是因為電池的安全性易著火,導致了人們對它的懷疑,曾經許多追隨它的公司也黯然離場,隨后鋰離子電池趁機而上,從而改變了電池世界的格局。但是時代在持續的發展,技術在不斷的進步,鋰離子電池的能量密度逐漸逼近理論值,達到瓶頸,接近天花板,且邊際效應越來越明顯,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注,眾多的研究者想把沉睡的“寶貝”喚醒。但是喚醒這個“寶貝”極不易,喚醒所需要的條件很苛刻,目前世界各國科學家們仍在努力中。
中國科學技術大學焦淑紅副教授將目光聚集在電解液功能調控上,希望以此來穩定正負極,從而提高電池的性能。焦淑紅副教授曾發表綜述文章總結了金屬鋰電池的發展歷史,之后將目光集中在電解液上,詳細介紹了電解液如何逐步發展促進鋰金屬電池的穩定性與安全性、電解液如何影響SEI、如何促進正極的穩定性、如何阻燃與如何用新技術來研究金屬鋰電池等一系列問題,展示了金屬鋰液態電解液的發展狀況,并指出了鋰金屬電池未來的發展方向。
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年代開始,金屬鋰電池誕生以來,一直就被視為儲能界的“圣杯”。 金屬鋰電池的能量密度遠超傳統的鎳鉻電池/鉛酸電池,但是其缺點是鋰金屬與有機電解液在熱力學上是不穩定的,兩者發生反應,另外鋰在沉積的過程中會產生枝晶,造成安全性問題易起火爆炸。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解決電解液與鋰不穩定,枝晶生長,電解液易燃等問題,其中的策略包括了電解液組成調控,使用固態電解質,人工SEI,負極結構的調控等等。在眾多的策略中,電解液的發展依然占有重要地位,一個良好的電解液需要具有以下功能:
1. 安全性方面,電解液要能夠調控鋰金屬的沉積,避免枝晶引起的電池短路;
2.對鋰穩定,能夠形成穩定的SEI,減少鋰的消耗,庫倫效率能達到99.9%;
3. 對正極材料和Al集流體穩定,避免分解,能夠形成穩定的正極/電解液界面(CEI),防止過渡金屬離子的遷移;
因此,我們必須要加深對電解液和鋰沉積行為的研究,相信不久的將來金屬鋰電池一定會大放異彩。