化学交叉加速高能量密度可充电锂氧电池中电极的退化

国家材料科学研究所(NIMS)、软银公司和OharaInc.共同确定了高能量密度锂氧电池退化背后的详细机制。

结合先进技术进行的分析研究表明，锂负极在与进步循环相关时会严重退化，导致锂氧电池的循环寿命较短。通过为锂电极使用轻质保护层，研究人员在不降低其高能量密度(以Wh/kg为单位)的情况下，大大延长了锂氧电池的循环寿命。

他们的发现发表在《先进能源材料》杂志上。

锂氧电池具有成为终极可充电电池的潜力：它们重量轻、容量大，单位重量的理论能量密度是目前可用锂离子电池的数倍。由于这些潜在优势，人们越来越关注将这种电池系统用于各种技术，例如无人机、电动汽车和家用电力存储系统。

NIMS一直在开展锂氧电池的基础研究。该计划的目标是加速大容量可充电电池的研发。

2018年，NIMS与SoftBank共同成立先进技术开发中心，开展锂氧电池在手机基站、物联网(IoT)、HAPS(高空平台站)等领域的实用化研究。和其他技术。2021年，中心成功研制出能量密度接近500Wh/kg的锂氧电池，大大超越了以往研制的锂氧电池的能量密度。

然而，这种电池的寿命只有10次充放电循环或更少，在投入实际使用之前需要引起注意。

研究团队结合先前开发的各种先进分析技术，发现锂氧电池的金属锂负电极在进行充电/放电循环时会迅速降解，从而导致电池出现明显的过电势并缩短其循环寿命。

这一结果与传统观点相矛盾，即循环寿命降低的过电位是由氧正极中发生的电化学反应引起的。为了防止金属锂负极的退化，研究团队还开发了一种厚度为6μm的轻质柔性固体电解质，并将其作为保护层集成到锂氧电池中。因此，电池的循环寿命显着延长，而不会影响其每单位重量的高能量密度。

研究团队希望通过开发新的电池材料并将其整合到电池中，在NIMS-SoftBank先进技术开发中心加快实用锂氧电池的开发。

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