哥倫比亞大學研發氮化硼納米涂層穩定固體電解質 確保電池安全/延長電池壽命

(來源:哥倫比亞大學工程系錢程)據國外媒體報道，提高電池能量的存儲能力，增加電池壽命，確保電池的安全運行變得越來越重要，因為每個人都越來越依賴于移動設備和電動汽車以及其他需要這種能量的設備。然而，當地時間4月22日，由材料科學與工程系助理教授袁洋領導的哥倫比亞大學工程團隊宣布，他們開發出了一種新方法，通過植入氮化硼(BN)納米涂層來穩定鋰金屬電池中的固體電解質，從而安全地延長電池壽命。目前日常生活中廣泛使用的是傳統的鋰離子電池，能量密度較低，導致壽命較短。而且由于電池中含有高度易燃的液體電解質，可能會短路甚至起火。在鋰離子電池中使用金屬鋰代替石墨負極，可以提高電池的能量密度；理論上，金屬鋰的充電容量比石墨高近10倍。但是在鍍鋰的過程中，容易形成枝晶。如果枝晶穿透電池的中間隔板，會造成短路，從而引起電池安全問題。楊說:“我們決定專注于固體和陶瓷電解質。與傳統鋰離子電池中的易燃電解質相比，固體陶瓷電解質在提高安全性和能量密度方面顯示出巨大的潛力。”大多數固體電解質是陶瓷，因此不易燃，從而消除了安全隱患。此外，固體陶瓷電解質具有較高的機械強度，實際上可以抑制鋰枝晶的生長，使金屬鋰成為電池的陽極涂層。但大多數固體電解質對鋰離子不穩定，容易被鋰金屬腐蝕，因此不能用于電池。為了應對上述挑戰，研究團隊與布魯克海文國家實驗室和紐約城市大學合作。研究人員沉積了5-10納米氮化硼(BN)納米薄膜作為保護層，隔離鋰金屬和離子導體(固體電解質)之間的電接觸，并加入少量聚合物或液體電解質滲透到電極/EEI mg/{ HostI }/img/20230304004700654095/1 . jpg "/>

(來源:哥倫比亞大學工程系錢程)據國外媒體報道，提高電池能量的存儲能力，增加電池壽命，確保電池的安全運行變得越來越重要，因為每個人都越來越依賴于移動設備和電動汽車以及其他需要這種能量的設備。然而，當地時間4月22日，由材料科學與工程系助理教授袁洋領導的哥倫比亞大學工程團隊宣布，他們開發出了一種新方法，通過植入氮化硼(BN)納米涂層來穩定鋰金屬電池中的固體電解質，從而安全地延長電池壽命。目前日常生活中廣泛使用的是傳統的鋰離子電池，能量密度較低，導致壽命較短。而且由于電池中含有高度易燃的液體電解質，可能會短路甚至起火。在鋰離子電池中使用金屬鋰代替石墨負極，可以提高電池的能量密度；理論上，金屬鋰的充電容量比石墨高近10倍。但是在鍍鋰的過程中，容易形成枝晶。如果枝晶穿透電池的中間隔板，會造成短路，從而引起電池安全問題。楊說:“我們決定專注于固體和陶瓷電解質。與傳統鋰離子電池中的易燃電解質相比，固體陶瓷電解質在提高安全性和能量密度方面顯示出巨大的潛力。”大多數固體電解質是陶瓷，因此不易燃，從而消除了安全隱患。此外，固體陶瓷電解質具有較高的機械強度，實際上可以抑制鋰枝晶的生長，使金屬鋰成為電池的陽極涂層。但大多數固體電解質對鋰離子不穩定，容易被鋰金屬腐蝕，因此不能用于電池。為了應對上述挑戰，研究團隊與布魯克海文國家實驗室和紐約城市大學合作。研究人員沉積了5-10納米氮化硼(BN)納米薄膜作為保護層，隔離鋰金屬和離子導體(固體電解質)之間的電接觸，并加入少量聚合物或液體電解質，滲透到電極/電解質界面。研究人員選擇氮化硼作為保護層，因為它對鋰具有化學和機械穩定性，并且具有高水平的電子絕緣。研究人員設計的氮化硼內部有孔，鋰離子可以通過，從而成為一種優秀的隔膜。另外，化學氣相沉積法制備氮化硼容易產生類似原子的大尺度(分米級)和薄尺度(納米級)連續薄膜。目前，研究人員正在將他們的方法擴展到各種不穩定的固體電解質，并進一步優化界面，希望制造出高性能、長循環壽命的固態電池。

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