解開鋰電池固體電解質介面成分,盼打造全新電池技術

作者 | 發布日期 2018 年 04 月 24 日 15:30 | 分類 零組件 , 電動車 , 電池 follow us in feedly

雖然鋰離子電池已經是當今儲能主流,但是其充放電的分子與原子基礎科學至今還是個謎。



而根據美國能源部阿貢國家實驗室在《Nature Catalysis》研究指出,研究團隊已突破性地得出電極與液態電解質之間的固體電解質介面(solid-electrolyte interphase,SEI)化學成分。阿貢國家實驗室材料科學部門(MSD)化學工程師 Dusan Strmcnik 表示,這將有助於提高團隊對電池壽命的預測能力,而這對電動車製造廠商至關重要。

長久以來科學家都致力於破解鋰離子電池 SEI,但只知道電池充電時形成會形成 SEI,在石墨電極上產生千分之公厘厚的薄膜,而該薄膜可保護介面發生有害反應,同時讓鋰離子在電極跟電解質之間穿梭,因此對於鋰離子電池來說,性能良好的 SEI 為必要條件。Strmcnik 指出,電池效率與壽命取決於 SEI 品質,假如科學家可以找出其化學性質與獨立成分規則,即可藉由 SEI 提升電池效率。

因此阿貢國家實驗室與丹麥哥本哈根大學、德國慕尼黑工業大學和 BMW 集團的組成國際研究團隊,並成功解開鋰離子電池 SEI 常見化學物質氟化鋰(lithium fluoride)。

實驗和計算結果指出,電池充電過程中會產生氟化氫(hydrogen fluoride)電化學反應,從電解質轉變成固態氟化鋰並生成氫氣,這類反應高度依賴石墨、石墨烯和金屬等電極材料,證明電池催化劑的重要性。

該團隊也同時研發新型檢測氟化氫濃度方式,由於氟化氫是由濕氣與鋰鹽(LiPF6)形成的有害物質,該檢測方法在 SEI 未來科學研究居關鍵地位。研究員 Nenad Markovic 表示,該研究日後將在 BMW 電池研發中心測試,研究下一步則是計劃設計全新鋰離子電池技術,為當今鋰離子電池開闢另一條道路。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;圖片來源:阿貢國家實驗室