Penelitian tentang pertumbuhan dan penghambatan lithium dendrit pada baterai lithium all-solid

Baru-baru ini, Fang Qianfeng, seorang peneliti di Institute of Internal Friction dan Solid Defects, Institute of Solid Physics, Hefei Academy of Material Sciences, Academy of Sciences China, merancang baterai solid-state dengan struktur asimetris untuk mempelajari deposisi dan transfer of Ion lithium dalam baterai solid-state. Mekanisme pertumbuhan dan penindasan lithium dendrit dalam baterai lithium adalah referensi penting. Hasil penelitian terkait diterbitkan dalam Journal of Power Sources dengan judul "Pertumbuhan intragranular dan mekanisme distribusi Li Metal di Li7LA3ZR2O12 elektrolit".

Baterai lithium fosfat lithium fosfat bebas pemeliharaan memiliki kepadatan energi yang tinggi, stabilitas yang kuat dan masa pakai siklus panjang, dan banyak digunakan sebagai perangkat penyimpanan energi yang komersial dan efisien. Namun, karena penggunaan elektrolit organik yang mudah terbakar dalam baterai LifePO4 komersial, ketika baterai dalam keadaan suhu tinggi, sirkuit pendek, biaya berlebih atau kerusakan fisik, sangat mungkin menyebabkan kebakaran atau bahkan ledakan. Oleh karena itu, penggunaan elektrolit padat anorganik yang tidak mudah terbakar alih-alih elektrolit cair adalah salah satu metode yang paling efektif untuk menyelesaikan masalah keamanan baterai lithium. Namun, karena ion lithium secara spontan membentuk dendrit lithium dendritik selama pengendapan elektroda negatif, struktur tajamnya rentan untuk menembus pemisah, menyebabkan baterai menjadi sirkuit pendek dan menimbulkan bahaya keselamatan potensial. Oleh karena itu, menggunakan elektrolit padat anorganik alih-alih elektrolit organik cair dan secara efektif menghambat pertumbuhan lithium dendrit selama pengisian dan pelepasan dapat menyelesaikan masalah keamanan baterai lithium-ion dan memahami dengan benar deposisi dan transfer ion lithium dalam baterai Lifepo4 padat dengan benar dan memahami dengan benar deposisi dan transfer ion lithium dalam baterai Lifepo4 padat padat dan memahaminya dengan benar . .

Untuk tujuan ini, baterai solid-state dengan struktur asimetris dibangun dengan membuat elektroda logam lithium di kedua sisi elektrolit tegak lurus satu sama lain (Gambar 1A), dan transportasi ion lithium dalam elektrolit disimpulkan dengan mengamati keadaan tersebut deposisi lithium pada proses elektrolit. Pada saat yang sama, lapisan atom Au tergagap di area tengah lapisan permukaan elektrolit, dan dibandingkan dengan luas lapisan atom Au yang tidak meriah, aturan pengaruh lapisan atom Au pada pengendapan ion lithium diperoleh. Hasil penelitian menunjukkan bahwa keadaan distribusi elektron dari lapisan permukaan elektrolit secara langsung mempengaruhi jalur transmisi ion lithium dalam elektrolit (Gambar 1B), sehingga ion lithium dari permukaan atas elektrolit diangkut secara berbeda dalam elektrolit. Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa di area sputtering Au yang tidak rapi, deposisi ion lithium menunjukkan keadaan distribusi dan distribusi yang tidak teratur (area kiri dalam bingkai biru pada Gambar 1A), yang akan menginduksi pertumbuhan lithium dendrit dan menginduksi sirkuit pendek. Di daerah di mana lapisan atom Au tergagap, deposisi ion lithium muncul sebagai distribusi partikel bola yang seragam (area dalam bingkai merah dan area kanan dalam bingkai biru pada Gambar 1A), yang secara efektif menekan ion lithium yang disebabkan oleh pertumbuhan lithium dendrit. Pengembangan karya ini memberikan dasar teoretis dan eksperimental untuk mengoptimalkan kinerja antarmuka dan kinerja keamanan baterai all-solid.

Penelitian ini didukung oleh National Science Science Foundation of China dan Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Provinsi Anhui.