薄层保护电池,充电允许冷

大学公园,爸爸。一个团队或研究人员称，在寻找一种可靠、快速充电、寒冷天气下的汽车电池时，一种自组装的、薄层电化学活性分子可能是解决方案。

“锂金属电池是继锂离子电池之后的下一代电池，”宾夕法尼亚州立大学机械工程教授、电池和储能技术中心的关键研究员王东海说。“它使用锂阳极，能量密度更高，但存在枝晶生长、效率低和循环寿命低的问题。”

根据研究人员的说法，解决这些问题的方法是使用具有电化学活性的自组装单层，这样它就可以分解成合适的组件，保护锂阳极的表面。

该电池由锂阳极、锂金属氧化物阴极和电解质组成，电解质中还含有锂离子导电材料和保护薄膜层。如果没有这一层，电池将倾向于生长锂晶体尖峰如果快速充电或在寒冷的条件下。这些锂尖峰最终会导致电池短路，大大降低了电池的实用性和循环寿命。

“关键是调整分子化学，使其在表面自我组装，”王说。充电时，单层将提供良好的固态电解质界面，保护锂阳极。

研究人员将单层膜沉积在薄铜层上。当电池充电时，锂离子撞击单层并分解形成稳定的界面层。部分锂与剩余的锂层一起沉积在铜上，原层分解的部分在锂的上面进行改革，保护锂，防止锂枝晶的形成。

据研究人员称，这项技术可以增加电池的存储容量，可以增加电池的充电次数。然而，此时，电池只能充电几百次。研究人员在最近一期的《自然能源》上报告了他们的工作。

王说:“关键在于，这项技术能够在需要的时候形成一层膜，分解并自发转化，所以它会留在铜上，也会覆盖在锂的表面。”“最终，它可以用于无人机、汽车或一些用于水下低温应用的小型电池。

宾州州立大学的博士后学者高悦和刘舒亚，研究生王代伟和陈天航也在从事这个项目，他们都在王东海实验室工作;以及材料研究所技术人员王珂、王海英。

托马斯·罗哈斯，俄亥俄大学研究生;助理物理学家、Argonne国家实验室和伊利诺斯大学芝加哥分校化学工程副教授Anh T. Ngo也加入了这个团队。

美国能源部支持这项工作。