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仔细看看锂电池 荧光探针显示锂金属阳极上活性锂物质的分布

发布时间:2019-05-16 16:28:35 来源:

与传统锂离子电池相比,具有金属锂阳极的电池具有更高的效率,因为它们具有更高的容量。然而,安全问题和短暂的寿命阻碍了这一点。为了更好地分析这类电池的故障原因和过早失效,研究人员开发了一种技术,可以显示阳极上活性锂的分布,并区分枝晶和“死”锂。据Angewandte Chemie杂志报道,该技术使用荧光染料。

当锂阳极电池放电时,阳极向电路释放电子并将锂离子带正电荷到电解质中。当电池再充电时,该过程相反,将锂沉积回阳极。遗憾的是,沉积不均匀并且可能导致形成称为树枝状结构的分支结构,其可能变得如此之大以至于引起短路。另外,它们的较高表面积增加了锂与电解质组分之间的不希望的副反应,这使锂失活。最后,一些枝晶完全由这种“死”的锂组成。虽然枝晶和死锂都会阻碍电池的功率,但它们各自对阳极的影响完全不同。因为在两种情况下形态都相同,

为了更好地了解锂阳极发生的不良过程,研究人员与中国科学院和中国青岛(中国)的中国海洋大学的Shougang Chen,Shanmu Dong和Guanglei Cui合作,现在开发了一种新技术,它们用于分析阳极表面上活性锂物质的分布,并区分锂枝晶和副产物。

所用锂阳极的表面涂有称为9,10-二甲基蒽(DMA)的荧光染料。锂与DMA反应,淬灭其荧光。因此,具有活性锂的区域看起来是暗的,而具有不活跃的锂物质的区域继续发荧光。阳极的形态不受影响。

对于安全使用的锂金属电池,确定潜在危险故障的原因非常重要。使用这种新方法,可以检测导致锂电池故障的枝晶。在新电池的开发中,该技术还有助于寻找更好的电解质并提供关于锂的不规则沉积的预测。识别锂树枝状晶体优先形成的位置可有助于优化新电池的结构。

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