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牛津大学新研究可能为电动汽车解锁电池潜力

盖世汽车刘丽婷 2023-06-08 22:44:43

盖世汽车讯 6月8日，牛津大学（University of Oxford）研究人员在期刊《Nature》发表了一项新研究，可显著改进电动汽车（EV）电池。通过使用先进的成像技术，新研究揭示了导致锂金属固态电池（Li-SSB）失效的机制。如果能够克服这些问题，使用锂金属阳极的固态电池就可以显著改进EV电池续航里程、安全性和性能，并有助于推动电动航空的发展。

图片来源：牛津大学

该研究的共同主要作者之一、牛津大学材料系博士生Dominic Melvin表示：“用锂金属阳极开发固态电池是电池技术进步面临的最重要挑战之一。虽然今天的锂离子电池将继续改进，但对固态电池的研究有可能实现高回报和改变游戏规则的技术。”

图片来源：牛津大学

与其他电池不同，Li-SSB使用固体电解质代替了传统电池中易燃的液体电解质，并使用锂金属作为阳极（负极）。固体电解质的使用提高了安全性，而锂金属的使用意味着可以储存更多的能量。然而，Li-SSB面临的一个关键挑战是，由于“枝晶”（锂金属细丝会穿透陶瓷电解质）的生长，电池在充电时容易发生短路。作为法拉第研究所SOLBAT项目的一部分，牛津大学材料、化学和工程科学系的研究人员领导了一系列深入调查，以更多地了解这种短路是如何发生的。

在这项最新研究中，该小组在Diamond Light Source使用了称为X射线计算机断层扫描的先进成像技术，以前所未有的细节可视化充电过程中的枝晶失效。新成像研究表明，枝晶裂纹的萌生和传播是独立的过程，由不同的潜在机制驱动。当锂在次表层孔隙中积累时，枝晶裂纹就开始了。当孔隙变满时，电池的进一步充电会增加压力，导致破裂。相比之下，传播发生在锂仅部分填充裂缝的情况下，通过楔形开口机制驱动裂缝从后面打开。