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阿贡实验室研发PEDOT涂层 保护电池正极

2019-05-25 17:32:09 [来源]:盖世汽车

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(图源:阿贡官网)

盖世汽车讯制造性能优良的锂离子电池,需要同时解决各种问题,比如保持电池的导电能力,确保电池多次循环后的安全性。据外媒报道,在一项新发现中,美国能源部阿贡国家实验室的科学家们,通过氧化化学气相沉积技术,研发一种新的正极涂层,帮助解决锂离子电池的这些潜在问题。

在这项研究中,阿贡的研究人员Khalil Amine及其同事,从镍锰钴(NMC)正极材料中提取粒子,用一种叫做PEDOT的含硫聚合物,将其包裹起来。当电池充放电时,这种聚合物为正极提供保护层,使其免受电池电解质的伤害。传统涂层对正极粒子表面的保护只有微米大小,内部容易开裂。PEDOT涂层与之不同,它能够穿透正极粒子的内部,增加额外屏蔽层。此外,PEDOT虽然阻止电池和电解质之间发生化学反应,但能保证必要的锂离子和电子传输,这是电池运行所需要的。

该研究的第一作者、阿贡化学家Guiliang Xu表示:“这种涂层对于电池的所有工作过程和化学过程都是有益的;同时,能有助于防止或抑制所有导致电池退化或故障的反应。”

在很大程度上,这种涂层还能防止另一导致电池正极失活的反应。在此类反应中,正极材料转变成另外一种尖晶石结构。另外,PEDOT材料具有阻止氧释放的能力,氧释放是NMC正极材料高压降解的主要原因。Amine说,“PEDOT涂层能够抑制充电过程中的氧气释放,使结构更加稳定,提高安全性。”

研究人员认为,通过使用这种涂层,NMC电池可以在更高电压下运行,进而增加能量输出,提高使用寿命。电池科学家可能扩大在高镍NMC电池上应用该类涂层。