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详细介绍改进钴锂电池使用寿命的重要途径

详细介绍改进钴锂电池使用寿命的重要途径

来源:
2021/08/24 15:10
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【摘要】:

  提高钴的使用寿命的有效途径

  锂电池有望带来一场革命,但电动汽车的功率密度高,价格实惠,重量和尺寸都在增加。在当时最先进的锂电池中,石墨阳极与包含过渡金属氧化物数据的阴极配对,允许在电池充放电期间可逆地拔下锂离子。但一种常用的过渡金属是钴(Co),它是非常有价值的。降低钴含量和添加镍(Ni)有一个不幸的副作用,即允许氧在低电位下分离,这可能会对电池寿命产生负面影响。

  现在,德国科技大学的研究人员利用光子发射光谱得出结论,单重态氧是化学级联反应和不可逆电解氧化发生的活性物质之一。

  安娜·TS·弗莱伯格解释说,单线态氧通过双分子辐射衰减,如果浓度足够高,它就会释放光子。当给释放氧气的不同活性物质充电时,我们使用光电倍增管测量光子发射。

  当单重态氧被释放时,它与电解液发生反应并消耗电解液,使电池钝化。除了活性数据表面的耗氧层的电阻外,气体成分导致更高的内部压力和增加电池电阻。最后,电池分化的产物化学腐蚀活性材料,导致阳极过渡金属的溶解和阴极活性锂的损失。

  弗莱伯格指出,十多年来人们已经知道,氧气是从具有高电位/电荷态的层状过渡金属氧化物中释放出来的。然而,氧沉淀后电解质分化的观察是近两年来的新成果。

  Freiberg和她的同事的最新观察是过渡金属阴极充电过程中单线态氧沉淀的第一个强有力的证据,并解释了伴随的电解质分化。

  Freiberg说:“有了分层过渡金属氧化物充电过程中单线态氧进化的明确证据,我们在这些数据中对老化的潜在机制有了更深的理解。”

  结果显示了电荷的状态,而不是释放氧气的触发电位。稳定晶格结构和检测电解质对单重态氧的敏感性是提高锂电池寿命的有效途径。有了这种新的理解,富镍层过渡金属氧化物阳极数据可以在电池应用中进行探索和优化,而不是今天的高钴选择,这对大规模商业化来说太有价值了。

 

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