美国能源部橡树岭国家实验室的科学家们已经得到了锂枝晶形成的纳米级图像，这项成果将有助于解决锂电池长期存在的性能和安全问题。
美国能源部橡树岭国家实验室的科学家拍摄到了第一张锂枝晶形成的实时纳米级图像。锂枝晶结构的存在通常会降低电池的使用性能，借助电子显微镜，橡树岭国家实验室的研究者们发现枝晶结构进而发现锂电池长期存在的使用安全问题。
当阳极产生金属锂，锂枝晶就开始不规则地生长。但是，当增长过大会刺穿电极之间的隔膜，使电池短路，导致电池失效。
研究者们通过使用一个微型的电化学电池模拟锂离子电池的内部液体环境，开展锂枝晶形成过程的研究。把该液体电池放在透射扫描电子显微镜上，施加电压后，能够观测到锂沉积（就像一个纳米级的种子），并逐渐成长为树枝状结构。在液体环境中进行实时分析正是ORNL团队方法的独特之处。
ORNL的原位显微镜负责人 Raymond Unocic说道：“这使我们观察到了纳米级枝晶的成核和生长过程。我们可以看到整个过程发生在一个玻璃碳电极上，并能观测更易形成枝晶的位置以及追踪枝晶形成过程中的形态变化。”
除了得到结构变化的高分辨率图像，利用团队的显微技术也得到了该电池电化学性能的精确数据。 ORNL的博士后研究员和《纳米快报》研究的第一作者 Robert Sacci表示：“这种技术使我们能即时观测锂枝晶纳米级的结构及化学变化，并以此评估电池的性能指标。”
Unocic说：“通常电池在使用中，经多次充放电之后，性能会明显降低，你一般直到电池失效才进行失效分析以查明根本原因。最后发现其实是枝晶惹的祸，但此时已于事无补。现在我们可以直接观测枝晶的形成，然后提前设计方法抑制和减少枝晶的产生。如果不了解这其中的基本原理，你可能百思不得其解，只有观测到电池里发生的纳米级的结构及化学变化，你才能做到防范于未然。“
ORNL团队表示,为了解决枝晶问题，科学家们正在做不同的尝试，如使用液体添加剂或强萃取剂,希望这项研究能给科学家们一些启发。
CONTACT US
ICC APP
