登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
金属锂具有电位低(-3.04V vs标准氢电极)、容量高(3860mAh/g)的特点，非常适合作为负极材料使用，实际上金属锂很早就被应用在二次电池中，但是由于金属Li在二次电池充电的过程中存在金属Li枝晶生长的问题，Li枝晶的生长不仅仅会造成库伦效率的降低，过度生长的锂枝晶甚至还会穿透隔膜，造成正负极之间发生短路，引起起火等安全事故。后来随着石墨等嵌入型负极的出现，金属锂逐渐退出了历史舞台，但是随着锂离子电池比能量的持续提高，石墨负极已经难以满足高比能电池的设计需求，要满足下一代400Wh/kg，甚至是500Wh/kg高比能电池设计目标，金属Li负极的应用势在必行。
本文来源：新能源Leader 微信号 ID：newenergy-leader
近日，美国圣路易斯华盛顿大学和麻省理工学院的Peng Bai(第一作者，通讯作者)和Martin Z. Bazant(通讯作者)等人对液态电解液中金属Li枝晶的产生和生长机理进行了深入的研究，研究表明金属Li枝晶的生长存在三种机理：1)当电流密度低于最大限制电流的30%时，锂枝晶主要从根部生长，成为须状金属Li，其穿透能力较弱，能够被隔膜阻挡;2)当电流超过限制电流Jlim后，金属Li的沉积受到扩散环节的限制，金属Li主要在枝晶顶部沉积，锂枝晶的生长呈现鹿角状，细小的直径能够穿过隔膜上的微孔，引起短路;3)当电流密度介于两者之间时，金属Li的沉积速度较快，导致SEI膜从多个点位发生破碎，产生众多生长点，同时SEI膜未被破坏的位置仍然会产生须状枝晶，多种类型的锂枝晶会产生非常粗糙的金属锂界面。Peng Bai作者据此提出了金属Li负极的安全边界，指导金属Li二次电池的设计。
实验中Peng Bai设计了两种对称结构的锂离子电池用于研究锂枝晶的生长机理，第一种为三明治结构，包含两个对称的金属Li片，中间的阳极氧化铝隔膜，以及用于密封的PVDF片(如下图A所示)，然后在两片金属Li片之间填充电解液。另外一种结构采用两个玻璃管，两个玻璃管开口正对，并以阳极氧化铝隔膜进行隔膜，两个玻璃管内填充金属Li，方便对金属锂的沉积过程进行原位观察。
首先作者采用三明治结构的电池(如下图A所示)，在1mA/cm2的电流密度下进行Li沉积实验，从下图B中能够看到在沉积的后期，该电池出现了一个非常快的电压升高曲线，通过解剖电池可以发现，这主要是因为工作电极上的金属Li逐渐被消耗殆尽，漏出了后面的不锈钢片，由于没有足够的Li的补充，导致电池极化增大，引起电压升高。为了解决Li数量不足的问题，PengBai在一侧放置了两片Li片，此时可以从下图B中能够看到快速上升的电压曲线消失了。从该实验能够看到，在1mA/cm2的电流密度下，金属Li能够实现大量沉积，而不会产生Li枝晶刺穿隔膜导致短路的问题。
作者还对不同电流密度对金属Li沉积的影响进行了验证，下图中不同颜色的曲线是作者进行了多次重复，以提高实验结果的可信度。从实验结果来看随着充电电流的持续增加，锂金属对称电池发生电压突降(隔膜被刺穿)的点也在提前，下图F展示了不同电流密度下锂金属对称电池首次发生电压突降点的Li沉积量，其中黑色的虚线表示根据沉积侧Li片上方的空间计算得到的理论最大Li沉积量，可以看到当电流密度小于6mA/cm2时，金属Li能够在发生短路之前达到，甚至超过理论最大沉积量。但是随着电流密度的进一步提升，隔膜下方到Li片之间的空间尚未被填充满，隔膜就已经被生长的锂枝晶刺穿了，导致了两片锂片的短路。
为了进一步分析大电流对金属Li沉积行为的影响，作者采用了50mA/cm2的超大电流密度进行了验证，从下图A中能够首先电压曲线出现了一个快速上升，这主要是大电流密度产生了浓差极化，然后是一段斜线段，然后是电压的突降。
为了对金属Li沉积的过程进行原位观察，作者还采用两根玻璃管制作了对称式电池，两根玻璃管之间采用阳极氧化铝隔膜进行隔离，玻璃管内部放入金属Li，由于玻璃管透明因此我们能够通过光学方法对金属Li的沉积过程进行直接的观测。从下图B中能够观察到当电流密度达到50mA/cm2时，电压曲线也出现了与上面类似的情况，首先是极化造成的电压快速上升，然后是一段斜线，最后是电压突然降低。
从下图B中的c点到f点，位于右侧的金属Li负极由于Li沉积被向后推了11um，在此过程中总的容量为0.97uAh，理论上能够形成6.8um厚的金属锂，但是实际上厚度却达到了11um，因此表明此过程沉积形成的金属Li并不是致密的，而是存在一定的孔隙，根据计算其孔隙率可达38%左右。
根据上述的实验数据，Peng Bai建立了锂枝晶的生长模型(如下图所示)，当电流密度小于6mA/cm2(最大限制电流的30%)时，电解液能够在金属Li表面形成完整覆盖的SEI膜，Li+能够稳定的扩散通过SEI膜在金属Li表面沉积，导致SEI膜承受的压力增加，直到SEI膜的某一点无法承受压力发生破裂，新裸露的金属Li表面没有SEI膜覆盖，因此Li+更倾向于在此处沉积，因此导致金属Li呈现出胡须状生长，从靠近金属Li表面的根部持续生长。但是由于这种Li枝晶的生长模式是从根部推动的，并且Li枝晶较粗(大于隔膜的微孔)因此Li枝晶很难穿过阳极氧化铝隔膜。
当金属锂沉积的电流密度高于20mA/cm2(限制电流)，此时金属Li的沉积呈现出一种完全不同的模式，为了满足大电流密度，金属Li会从枝晶的顶部出现众多的生长点，呈现出鹿角式生长模式，细小的Li枝晶非常容易穿过隔膜的微孔。
如过电流密度介于两者之间时，此时较快的Li沉积速度导致SEI膜上会同时有多点被刺破，因此在金属Li负极表面产生许多的没有SEI膜覆盖的生长点，产生粗大的金属锂结构，此外其他被SEI膜覆盖的地方仍然会产生胡须装的Li枝晶生长，两种形貌的金属锂同时生长会产生非常粗糙的结构和表面，最终持续生长的金属Li会穿过隔膜的微孔，引起正负极之间短路。
根据上述的数据，Peng Bai认为：1)金属锂负极充电的安全范围应该控制在限制电流的30%以下，此时产生的胡须状枝晶能够非常容易被隔膜阻断，不会引起短路;2)电解液的成分和隔膜的孔径需要针对性的优化，减少锂枝晶导致的短路风险;3)随着锂离子电池的老化，动力学条件会变差，因此需要对金属锂沉积最大限制电流的降低进行跟踪，避免电流过大引起呈现鹿角式生长的锂枝晶的产生，减少电池内短路的风险。
本文主要参考以下文献 Interactions between LithiumGrowths and Nanoporous Ceramic Separators, Joule2, 1–16, November 21, 2018, PengBai, Jinzhao Guo, Miao Wang, Akihiro Kushima, Liang Su, Ju Li, Fikile R.Brushett and Martin Z. Bazant
特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创，转载需获授权。
北极星储能网获悉，3月17日，尚太科技公布2024年年报，公司营业收入为52.3亿元，同比上升19.1%；归母净利润为8.38亿元，同比上升16.0%；扣非归母净利润为8.09亿元，同比上升13.4%；经营现金流净额为-2.84亿元，同比增长31.7%；EPS(全面摊薄)为3.2125元。其中第四季度，公司营业收入为16.1亿元，同比上
根据规划，合肥启宸一期生产线将于2025年下半年正式投产，年产能预计达千吨级。近日，创合汇资本联合合肥市种子基金、合肥市包河区科创种子基金，完成对合肥启宸新能科技有限公司（简称“合肥启宸”）的千万级天使轮投资。资料显示，合肥启宸成立于2024年10月，核心团队由中国科学技术大学、合肥工业大
北极星储能网获悉，3月12日，中溢集团（吉林）新能源科技有限公司年产30万吨新能源电池负极材料项目建设正在全力推进，目前已经完成回转窑、原料库、粗碎干燥车间、磨粉车间、包覆造粒车间的厂房基础、主体工程施工及园区管网、道路、围墙等配套建设，正在进行车间内部设备安装。据悉，该项目总投资60
行业过去几年投资的负极材料项目，正加速进入产能释放期。近日，有报道称，山西凯达新材料科技有限责任公司（简称“山西凯达”）年产20万吨锂电池负极材料前驱体及余热低碳节能综合利用项目一期土建工程，目前已完成90%，部分设备已进场，预计7月份将投入运行。据了解，该项目占地67.2亩，总建筑面积3
硅碳负极最近越来越火，曾经借势高镍三元，现在又搭上了固态电池。贝瑞特、璞泰来等负极大厂也纷纷押宝其中。然而，硅碳负极相关材料是否真能带领锂电负极企业走出盈利困境？目前市场显然期待过高。01技术突破，市场期待过于迫切2024年以来，硅碳负极技术取得了突飞猛进的发展。其中，2月12日，贝特瑞
2025年初，干法电极技术领域传来两则最新动态，均指向这项被视为下一代电池制造关键的技术正在加速走向商业化。1月初，广东国立科技控股有限公司宣布，计划投资约30亿元人民币，分三期建设干法电极固态电池产业项目。尽管相关技术路线、应用场景等具体信息尚未明确，但该规划产能代表着国内干法电极量
储能创造价值，市场牵引发展。历经2023年来行业疯狂“内卷”和价格血拼，我国储能产业逐渐从“卷价格”、“卷产能”，开始走向“卷技术”、“卷价值”的新型竞争轨道。低端劣质产能的市场出清加速，头部与二三线企业的行业分化加剧，电力市场改革推动的储能市场化盈利机制亦正在形成，云计算、AI人工智
北极星售电网获悉，近日，内蒙古乌兰察布市人民政府发布2025年政府工作报告，其中提到，2024年，乌兰察布绿电入京9.3亿度，绿算进京超2万P。能源和战略资源基地建设成效显著，新能源产业增加值增长35%，项目建设速度和并网容量居全区前列，全国首个“源网荷储”示范项目顺利并网。“源网荷储”技术试验
当地时间2月3日，美国总统特朗普签署行政命令，暂停对墨西哥、加拿大商品加征关税，将其实施时间推迟到2025年3月4日。就在两天前，特朗普刚刚签署行政令，对中国进口商品加征10%关税，对进口自墨西哥、加拿大两国的商品加征25%的关税。据悉，特朗普2月3日曾与加拿大总理特鲁多、墨西哥总统辛鲍姆通话，
近日，研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国锂离子电池负极材料行业发展白皮书（2025年）》。白皮书数据显示，2024年全球负极材料出货量达到220.6万吨，同比增长21.3%，其中中国负极材料出货量达到211.5万吨，全球占比进一步提升至95.9%。EVTank表示，由于天然石墨出口管制，部分海外客户
北极星储能网获悉，近日一则报道引起讨论，北京大学材料科学与工程学院庞全全团队开发了一种新型玻璃相硫化物固态电解质材料，并采用该材料研制出具有优异快充性能和超长循环寿命的全固态锂硫电池，该项研究成果已于1月16日发表在国际学术期刊《自然》，固态电池又迎来一轮热度。据统计，2025年以来，
作者：江训昌1,2喻科霖3杨大祥1,2,4廖敏会5周洋5单位：1.重庆交通大学绿色航空技术研究院；2.重庆交通大学；3.重庆市育才中学；4.绿色航空能源动力重庆市重点实验室；5.重庆长安新能源汽车有限公司引用：江训昌,喻科霖,杨大祥,等.原位聚合制备PDOL基固态电解质及其在锂金属电池中的应用[J].储能科学与
北极星储能网获悉，海目星11月27日在投资者互动平台表示，公司是欣界能源固态电池的生产设备整线供应商，目前已与欣界能源签署了2Gwh固态电池的4亿元量产订单，这是行业内首个高能量锂金属固态电池设备的可量产商用订单。
北极星储能网讯，5月30日，江苏省常州市金坛经济开发区、深圳欣界能源科技有限公司签约总投资约30亿元的新一代锂金属固态电池项目。该项目计划9月开工，分两期建设，一二期全部达产后，将形成年产5GWh新一代锂金属固态电池产能。
北极星储能网获悉，5月28日，华丰股份在投资者互动平台表示，公司与中科院上海硅酸盐研究所李驰麟研究员团队合作研发新型储能电池，研发主要路线是锂金属固态电池。合作伊始，公司即根据研发进度相应进行研发投入。
“亿纬锂能布局的下一代电池技术路线包括固态电池、锂金属电池等。我们一直是全球用金属锂最大的公司，锂金属电池我们当仁不让。”亿纬锂能董事长刘金成在今年年初如是表示。据悉，亿纬的锂金属电池已经做到450Wh/kg的能量密度，循环寿命800多次，在一些特殊而较有前景的应用场景得到应用。除了亿纬锂
LG新能源公司1月25日表示，将向美国初创公司SionPower进行股权投资，以开发下一代电池。这笔投资将用于开发锂金属电池的技术合作，这种电池使用锂金属阳极而不是石墨或硅阳极，与现有的锂离子电池相比，可以实现更高的能源效率。LG新能源没有透露这笔投资的具体金额和其他细节。
美国国橡树岭国家实验室（ORNL）的科研人员开发出一种新型锂基固态电解质材料Li9N2Cl3。该材料表现出优异的锂相容性和大气稳定性，可用于制造高面积容量、持久的全固态锂金属电池。Li9N2Cl3具有无序的晶格结构和空位，有效促进了锂离子传输，且由于其固有的锂金属稳定性，可以在10mA/cm2的电流密度和10
把石墨负极换成锂金属，可以大幅提升电池能量密度。——北京航空航天大学材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师宫勇吉2023年10月31日至11月2日，SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)大会在上海举行。会上，北京航空航天大学材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师宫勇吉教授带
近日，深圳欣视界科技有限公司（下称：欣视界）正式完成Pre-A+轮亿元融资，本轮融资由高瓴创投（GLVentures）领投，智慧互联基金、齐鲁前海基金、客户亿航智能和老股东峰和资本等跟投。融资将主要用于技术研发、市场开拓和产线生产交付等。据公开资料显示，欣视界成立于2020年，是一家专注于固态锂金属
近日，中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作，设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族LixMyLnzCl3(Ln为镧系金属元素，M为非镧系金属元素)。实现无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。相关研究成果于4月5日发表在Nature杂志上。
据外媒报道，印度QpiTechnology子公司QpiVolta宣布成功开发出印度首款高能量密度锂金属基固态电池（SSB）软包电池。此前在2021年，该公司还宣布使用量子和AI材料模拟来开发能量密度和安全性优异的SSB。
近日，美克生能源锂枝晶生长模拟正式成功，这是美克生能源继锂电池电化学硬件求解器跑通后的又一重大科研突破，也是全球首次将锂枝晶生长模拟应用于商用锂电池管理系统。电化学储能技术日益成熟，然而锂枝晶的生长模拟始终是行业的一大痛点。锂枝晶是如何产生的？锂枝晶的生长对锂电池有什么影响？为什
目前广泛认为固体电解质（SE）是实现高能电池锂负极的重要一环。然而，最近的报道表明Li7La3Zr2O12（LLZO）和Li2S-P2S5中Li枝晶的形成实际上比液体电解质容易得多，然而机制尚未弄清。本文通过使用时间分辨原位中子深度剖析监测三种流行但有代表性的SE（LiPON，LLZO和非晶Li3PS4）锂沉积过程中Li浓度分
随着锂离子电池能量密度的持续提升，传统的石墨负极材料已经显得力不从心，虽然硅碳材料在容量上远高于石墨材料，但是在嵌满Li的情况下Si的体积膨胀可达300%以上，巨大的体积膨胀不仅会造成Si颗粒自身的粉化和破碎，还会破坏电极中的导电网络，从而造成可逆容量的快速衰降。金属Li负极的理论容量达到38
综述了近年来金属锂负极材料的研究现状，同时针对金属锂负极易生成锂枝晶、库伦效率低、锂电极易粉化、电池易干液的问题，系统介绍了目前金属锂负极改性几个大的研究方向，即设计人造SEI膜、电解液修饰、设计新型结构的锂负极。最后对金属锂负极未来的研究方向和发展趋势进行了展望。本文来源：江汉大
锂离子电池给移动电子设备带来了革命性的变革，并正在交通运输方面取得进展，但是要想进一步改善电池的使用寿命和功率，就需要新技术。其中一种选择是：锂金属电池，它的使用寿命更长，充电速度更快，但这项技术存在问题。锂沉积物(通常被称为锂枝晶)倾向于在阳极上生长，这可能会产生短路，从而导致电
锂金属电池由于金属锂具有超高的理论比容量和较低的氧化还原电位受到了广泛的关注。然而，锂枝晶的出现会导致SEI变得不稳定并且可能刺穿隔膜具有严重的安全隐患。北京理工大学黄佳琦研究员联合清华大学张强教授通过引入微量的氟化铜(CuF2)作为溶解促进剂这一策略，使得硝酸锂可以直接溶解在碳酸亚乙酯/
【引言】固体-液体界面在许多化学、物理和生物过程中扮演着至关重要的角色，但由于缺少可同时对固体和液体组分适用的高分辨表征手段，至今仍然阻碍着科研人员对这一界面进行全面深入的研究。例如在锂金属的枝状沉积和固体-电解质界面膜(SEI)的形成是影响锂金属电池性能和安全的决定性因素，然而直接观
锂金属具有高达3,860mAh/g的比容量和低至-3.04V(相对标准氢电极)氧化还原电位。因而可充电锂金属电池成为了最具发展潜力的高能二次充电电池体系之一。但锂枝晶问题严重困扰锂金属电池的发展，失控生长的锂枝晶可以快速降低电池的性能，缩短电池使用寿命，甚至刺穿电极之间的膜，引发电池短路等安全问题
记者15日获悉，军事科学院、北京大学等单位联合研究团队合成了一种完美的单层石墨烯电极，并揭示锂原子以其为基底材料进行电沉积的行为，填补了金属锂在碳原子晶格上异相成核的基础研究空白，为破解锂电池产业化遭遇的锂枝晶等难题提供理论基础。相关论文近日在线发表在《储能材料》(Energystoragemate
随着电动汽车和移动电子设备的蓬勃发展，对提供动力能源的锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。基于插入式原理的锂离子电池的能量密度已接近其上限能量密度，提升空间很小。相比较而言，以锂为负极的锂金属电池在提升能量密度方面有着无可比拟的优势。然而，基于传统液态电解液的锂金属电池存在SEI
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
| 姓名： | |
| 性别： | |
| 出生日期： | |
| 邮箱： | |
| 所在地区： | |
| 行业类别： | |
| 工作经验： | |
| 学历： | |
| 公司名称： | |
| 任职岗位： |
我们将会第一时间为您推送相关内容！
扫码下载APP
扫码关注公众号北京火山动力网络技术有限公司
北京市朝阳区世通国际大厦C座12层
广告合作：崔女士 18911066791
岳女士 18910358796
合作投稿：陈女士 13693626116
会展合作：齐女士 13381061157
会员咨询：李先生 17718308761
法务邮箱：fw@bjxmail.com
京ICP证080169号京ICP备09003304号-2
京公网安备11010502034458号电子公告服务专项备案
广播电视节目制作经营许可证 (京) 字第13229号出版物经营许可证新出发京批字第直200384号人力资源服务许可证1101052014340号
Copyright © 2025 Bjx.com.cn All Rights Reserved. 北京火山动力网络技术有限公司 版权所有