Erforschung des Wachstums und der Hemmung von Lithiumdendriten in All-Solid-Lithiumbatterien

Kürzlich hat Fang Qianfeng, Forscher am Institut für interne Reibung und solide Defekte, Institut für solide Physik, Hefei Academy of Materials Sciences, Chinesische Akademie der Wissenschaften, eine Festkörperbatterie mit einer asymmetrischen Struktur entworfen, um die Ablagerung und den Übertragung von zu untersuchen. Lithiumionen in Festkörperbatterien. Der Wachstums- und Unterdrückungsmechanismus von Lithiumdendriten in Lithiumbatterien ist eine wichtige Referenz. Verwandte Forschungsergebnisse werden im Journal of Power Quellen mit dem Titel "intragranuläres Wachstum und gleichmäßiger Verteilungsmechanismus von Li Metal in Li7la3zr2o12 -Elektrolyt" veröffentlicht.

Wartungsfreie Batterie -Lithium -Eisen -Phosphat -Batterie haben eine hohe Energiedichte, eine starke Stabilität und eine lange Lebensdauer des Zyklus. Aufgrund der Verwendung von brennbaren organischen Elektrolyten in der kommerziellen LifePO4 -Batterie , wenn sich die Batterie in einem Zustand mit hoher Temperatur, Kurzschluss, Überladung oder physischer Schädigung befindet, verursacht sie sehr wahrscheinlich Feuer oder sogar Explosion. Daher ist die Verwendung von nicht entzündungsfähiger anorganischer Feststoffelektrolyt anstelle von Flüssigkeitseelektrolyt eine der effektivsten Methoden zur Lösung des Sicherheitsproblems von Lithiumbatterien. Da Lithiumionen während der Ablagerung der negativen Elektrode spontan dendritische Lithiumdendriten bilden, sind ihre scharfen Strukturen anfällig für das Trennzeichen, was dazu führt, dass die Batterie kurzfristig und potenzielle Sicherheitsrisiken aufgreift. Daher kann die Verwendung eines anorganischen festen Elektrolyten anstelle eines flüssigen organischen Elektrolyts und der effektiven Hemmung des Wachstums von Lithiumdendriten während des Ladungen und Abladungen das Sicherheitsproblem von Lithium- Ionen .

Zu diesem Zweck wurde eine Festkörperbatterie mit einer asymmetrischen Struktur konstruiert, indem die Lithiummetallelektroden auf beiden Seiten des Elektrolyten senkrecht zueinander (Abbildung 1a) hergestellt wurden, und der Lithiumionentransport im Elektrolyten wurde durch Beobachtung des Zustands abgeleitet von Lithiumablagerung auf den Elektrolytprozess. Gleichzeitig wurde die Au -Atomschicht in der zentralen Fläche der Elektrolytoberflächenschicht und im Vergleich zur Fläche der nicht gesicherten au -Atomschicht gesputtert. Die Einflussregel der Au Atomic -Schicht auf die Ablagerung von Lithiumionen wurde erhalten. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass der Elektronenverteilungszustand der Elektrolytoberflächenschicht direkt den Übertragungsweg von Lithiumionen im Elektrolyten beeinflusst (Abbildung 1b), so dass die Lithiumionen von der Oberfläche des Elektrolyten im Elektrolyten unterschiedlich transportiert werden. Eine weitere Analyse zeigte, dass in der unangenehmen Au -Sputter -Fläche die Lithiumionenabscheidung einen unregelmäßigen Verteilungs- und Verteilungszustand (der linke Bereich im blauen Rahmen in Abbildung 1a) zeigte, der das Wachstum von Lithiumdendriten induzieren und Kurzkreise induzieren würde. In dem Bereich, in dem die Au -Atomschicht gesputscht ist Das Wachstum von Lithium -Dendriten. Die Entwicklung dieser Arbeit bietet eine theoretische und experimentelle Grundlage für die Optimierung der Schnittstellenleistung und Sicherheitsleistung der All-Solid-Batterie.

Die Forschung wurde von der National Natural Science Foundation of China und der Natural Science Foundation der Provinz Anhui unterstützt.