據(jù)外媒報(bào)道,,法拉第研究所(Faraday Institution)的科學(xué)家,,在了解固態(tài)電池失效原因方面取得重要進(jìn)展,。
研究人員為這一科學(xué)難題的關(guān)鍵部分提供了答案。
新型“超越鋰離子”電池化學(xué)設(shè)計(jì),,應(yīng)逐步提升電動(dòng)汽車(chē)電池的續(xù)航里程和安全性,,同時(shí)提供成本效益。固態(tài)電池屬于這方面的潛在技術(shù),,然而,,受若干關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)的影響,這種電池會(huì)在充放電時(shí)出現(xiàn)失效現(xiàn)象,,從而阻礙其大規(guī)模應(yīng)用,。
此外,固態(tài)電池在反復(fù)充放電后會(huì)發(fā)生短路,。電池失效的常見(jiàn)原因是鋰枝晶生長(zhǎng),,找到相關(guān)的解決方案,或?qū)㈤_(kāi)啟固態(tài)電池動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)新時(shí)代,。
牛津大學(xué)(University of Oxford)材料,、化學(xué)和工程科學(xué)系的科學(xué)家們與鉆石光源(Diamond Light Source)和瑞士謝爾研究所(Paul Scherrer Institute)合作,提出強(qiáng)有力的證據(jù),,以支持兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的理論之一,,即鋰金屬枝晶通過(guò)陶瓷電解質(zhì)生長(zhǎng),在高電荷率下導(dǎo)致電池短路,。
該團(tuán)隊(duì)使用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描(與醫(yī)用CAT掃描儀非常相似的成像方法),,并結(jié)合空間映射X射線衍射,來(lái)設(shè)想和表征運(yùn)行固態(tài)電池內(nèi)部形成枝晶和裂縫的過(guò)程,。
最初,,在靠近鍍鋰負(fù)極的電解質(zhì)中,形成錐形凹坑狀裂紋,。裂紋沿孔隙率大于陶瓷平均值的路徑擴(kuò)展,。
然后,金屬鋰沿裂縫沉積,,進(jìn)而從后部加寬裂縫,,使裂縫繼續(xù)擴(kuò)大。裂紋前沿在鋰沉積之前已經(jīng)擴(kuò)大,,因此裂紋尖端不存在鋰,。只有沿裂縫全部形成鍍鋰時(shí),電芯才會(huì)最終短路,。