单层超薄膜可以让锂电池更安全、寿命延长一倍

锂金属电池通常被描述为电动汽车和能源存储的“下一件大事”。它们可以比当今的锂离子电池储存更多的能量,足以将电动汽车每次充电的行驶里程从约 400 公里提高到近 700 公里。但尽管有这样的承诺,他们还是受到了一个重大问题的阻碍:[…]《单一超薄膜可以使锂电池更安全,使用寿命延长一倍》的帖子首先出现在 Knowridge Science Report 上。

来源:Knowridge科学报告
锂金属电池中传统聚丙烯 (PP) 隔膜(顶部)和分子工程隔膜(MFS,底部)的示意图。图片来源:浦项科技大学。

锂金属电池通常被描述为电动汽车和能源存储的“下一件大事”。

它们可以容纳比当今的锂离子电池更多的能量,足以将电动汽车每次充电的行驶里程从约 400 公里提高到近 700 公里。

但尽管有这样的承诺,他们还是受到了一个重大问题的阻碍:安全。

现在,韩国科学家团队开发出了一种突破性的隔膜技术,最终可以解决这个问题,同时使电池寿命加倍。

来自浦项科技大学、庆尚国立大学和韩国能源研究所的研究人员设计了一种超薄膜,其作用就像电池内部的微小保护罩。

他们的工作最近发表在《能源与环境科学》杂志上。该膜只有一层分子层厚,但它可以稳定电池的两侧(阳极和阴极),从而大大降低火灾和爆炸的风险。

能源与环境科学。

锂金属电池的主要危险来自充电过程中发生的过程。锂离子不均匀地沉积在阳极上,生长成称为枝晶的细针状结构。

随着时间的推移,这些尖锐的结构会刺穿电池两个电极之间的隔膜,导致短路。这种故障可能会导致冒烟、火灾甚至爆炸。

为了防止这种情况发生,该团队在分子水平上修改了标准电池隔膜。他们添加了氟和氧官能团——微小的化学结构,改变了表面与电池内部化学物质的相互作用。

这些添加的组有助于管理电池两侧的反应,使每个电极的行为更安全、更可预测。