锂电池死锂 锂电池短命的原因找到了,而且还有了“起死回生”的办法

小编 2024-11-24 电池定制 23 0

锂电池短命的原因找到了,而且还有了“起死回生”的办法

锂电池修复策略示意图。

锂离子电池和其他新兴锂基电池技术已经广泛应用于智能手机、笔记本电脑和相机等产品。锂电池优点诸多,但它们的使用寿命较短。工程师们发现,导致锂电池性能衰减的主要原因之一在于,锂有时会变得不活跃。这种“死锂”会引发容量衰减和热失控,最终导致锂电池性能受损或寿命完结。techxplore.com网站当地时间4月22日报道,中国浙江工业大学、浙江大学和美国阿贡国家实验室的研究人员基于碘氧化还原反应,设计了一种让锂金属阳极中的非活性锂“起死回生”的策略。相关研究成果刊登在《自然·能源》杂志中。

固体电解质界面(SEI)是锂离子电池在前几个充电周期中,阳极上产生的一层钝化层。SEI对确保电池效率、稳定性和安全性起着至关重要的作用。在传统石墨阳极锂离子电池中,SEI通常由LiF、Li2CO3、烷基碳酸酯等物质构成。最近的研究表明,在锂金属阳极电池中,SEI主要由Li2O组成。在这类电池中,锂镀层体积的变化会对Li2O基SEI的机械完整性和钝化作用产生不利影响。这反过来又促成了“死锂”的形成。

此前,其他研究人员曾提出过多种提高锂金属阳极电池性能的方法。例如,使用人工SEI结构或加入SEI调节的电解质添加剂(六氟磷酸铯或碳酸氟乙烯)。然而,他们发现锂镀层的体积变化会导致SEI破裂,将锂暴露在电解液中,导致形成新的SEI。随着时间推移,这种持续的SEI损坏和修复过程会损害电池性能。

在新策略中,研究人员希望量化在锂金属阳极上形成的SEI中的Li2O含量。此外,他们还研究了钝化SEI在电隔离死锂形成中的作用。研究人员Chengbin Jin等指出,SEI中锂的损耗和死锂碎片化是导致锂金属电池性能下降的主要原因。这一发现启发他们设计了用碘氧化还原反应恢复死锂活性的方法。研究人员在文中说:“我们提出了一种基于系列碘氧化还原反应(主要涉及I3-/I-)的锂还原方法。以生物炭胶囊作为碘的载体,我们证实了I3-/I-氧化的自发特性,它能有效地恢复死锂活性,弥补锂损耗。”

按照这种设计思路,Jin等用极少量的锂制备了一种完整的电池。该电池具有1000次的循环寿命以及高达99.9%的库伦效率。为了进一步评估锂离子恢复策略的有效性,研究人员将阳极与商业阴极(如LiFePO4和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)结合,构建了一种袋状电池。这种电池在寿命和效率测试中也取得了良好的结果。

在未来,该研究团队设计的锂离子活性恢复策略,不仅有助于开发新型高性能锂金属阳极电池,还可以用于延长现有锂电池的循环寿命。

原创编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《自然·能源》

期刊编号:2058-7546

原文链接:https://techxplore.com/news/2021-04-strategy-rejuvenate-dead-lithium-batteries.html

版权声明:本文为原创编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。转载请注明来源。

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安全使用才是关键

话说回来,锂电池现在几乎是咱们生活中离不开的东西,手机、笔记本、电瓶车啥的都得用它。如果违规使用,这玩意儿还真跟燃烧弹炸弹似的,一不小心就可能出大事。

为啥锂电池这么危险?

主要还是因为它的构造和化学成分。锂电池内部有个叫电解液的东西,要是遇到过充、过放、短路、挤压这些情况,里面的电解液就可能跟金属锂反应,一下子产生大量热量,然后就开始失控加热,最终导致爆炸和燃烧。

倒是不用太担心,做到下面这些,你就可以放心使用锂电池了:

买正规产品 :别图便宜买三无产品,还是得认准品牌和商家。别过度充电 :用原装充电器,充满电就拔掉,别一直插着。远离高温 :别把带电池的设备放在高温的地方,比如车里暴晒。正确存放 :别随便扔电池,更别让它跟别的金属东西混在一起。定期检查 :经常看看电池有没有鼓包、漏液,有问题就得停用。专业处理 :要是电池出问题了,比如发热严重,找专业人士处理,别自己瞎搞。

了解到锂电池的危险,和怎么安全使用锂电池,我们再来了解一下锂电池的好处:

锂电池有六大好处,这些都是咱们日常生活中实实在在的好处哦!

能量密度高

锂电池就像个小身材大能量的小能手,体积不大却能存好多电。这就意味着咱们的手机、笔记本电脑这些小玩意儿能做得更轻薄,但电量依然杠杠的。

用得久

锂电池耐用得很,就算充放电好多次,电池还能保持不错的电量。这样一来,咱们就不必担心手机用不了多久就得换新电池了。

轻巧便携

有了锂电池,咱们的电子产品可以做得更轻更小巧。不管是出差还是旅游,带着这些轻便的设备,真的是轻松多了。

随充随用

锂电池没有传统电池的那种“记忆效应”,也就是说,你可以随时充电,不用等到电量耗尽。这对于咱们这种随时可能用到手机的人来说太方便了。

放电慢

锂电池就算放在那儿不用,电量也不会很快就流失。这就意味着即便你出差一个月没用手机,回来开机还能用一段时间。

环保

锂电池比以前那些含有有害物质的电池要环保得多。虽然生产过程还得注意环保,但是至少它们不含铅、汞这些对环境不友好的东西,而且还能回收利用。

你看,锂电池真是现代生活的好帮手,让咱们的设备既轻便又好用,而且还挺环保的。它其实是很高效、可靠和环保的哦!

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