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據(jù)外媒報道，日本信州大學(xué)(Shinshu University)研發(fā)了抑制鋰硫電池及鋰空氣電池內(nèi)鋰枝晶增生的新方法。研究團(tuán)隊將重質(zhì)碳酸鎂(magnesium bis)(三氟甲磺?；?，trifluoromethanesulfonyl)用作電解液添加劑(electrolyte additive)，使沉積的鎂與隨后積聚的鋰發(fā)生合金化反應(yīng)(alloying reaction)。但研究人員卻發(fā)現(xiàn)，難以發(fā)生可逆反應(yīng)，而這對于可充電電池而言，無疑是非常重要的前提條件之一。研究人員正在研究其他鎂鹽，并致力于提升鎂鹽與鋰金屬的電化學(xué)穩(wěn)定性，從而使可逆反應(yīng)的發(fā)生更容易些。研究人員希望利用電鍍技術(shù)來解決上述難題，并最終研發(fā)一款緊湊型大容量鋰電池。
相較于傳統(tǒng)的石墨材料(LiC6: 372 mAh/g)而言，鋰金屬是一款極具前景的高能量密度電池負(fù)極材料，因為其理論容量(theoretical capacity)高達(dá)3860 mAh/g。然而，鋰金屬的應(yīng)用也存在諸多安全風(fēng)險，容易生成鋰晶枝，滲入蓄電池隔板(separator)，引起電池內(nèi)部短路。為此，研發(fā)人員采用了諸多方法，用于預(yù)防鋰晶枝的出現(xiàn)，包括：采用t3D matric基材、電解液添加劑及利用固態(tài)電極。
添加鎂鹽抑制鋰晶枝生成的示意圖：
(a)研究人員采用了一款市面上可購得的電解液，鋰晶枝呈非均勻分布。通過反復(fù)的沉積-溶解循環(huán)，淤積形態(tài)(deposition morphology)導(dǎo)致了鋰晶枝的生成，該物質(zhì)將引起電量的急速衰減和熱逃逸(thermal runway)。
(b)在含有鎂鹽的電解液中，鎂離子出現(xiàn)衰減，并在基材上生成金屬鎂，這主要得益于其標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)電勢(standard electrode potential)較高。隨后，鋰積聚物將與鎂金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，生成鋰鎂二元合金(binary Li–Mg alloy)。
盡管該方法能抑制鋰晶枝的形成，但研究人員卻發(fā)現(xiàn)，難以發(fā)生可逆反應(yīng)，而這對于可充電電池而言，無疑是非常重要的前提條件之一。研究人員正在研究其他鎂鹽，并致力于提升鎂鹽與鋰金屬的電化學(xué)穩(wěn)定性，從而使可逆反應(yīng)的發(fā)生更容易些。
研究人員希望利用電鍍技術(shù)(plating technology)來解決上述難題，并最終研發(fā)一款緊湊型大容量鋰電池。
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