美國學(xué)者提出鋰電池枝晶成因新推測

鋰離子電池在多個充/放電周期、大電流充電或者過長充電時間的情況下，容易在負(fù)極表面形成鋰枝晶（樹突狀），不僅會縮減電池的電容量，還會導(dǎo)致短路等安全事故。研究者們已就抑制枝晶產(chǎn)生展開了廣泛的探討和研究。

日前，美國能源局（DOE）下設(shè)的勞倫斯·伯克利（Lawrence Berkeley）國家實驗室的研究人員采用先進(jìn)光源ALS（Advanced Light Source）對枝晶生長過程進(jìn)行研究。ALS是世界上紫外線和軟X射線束流最亮的光源，其在X射線區(qū)產(chǎn)生的電磁譜光的亮度是太陽的10億倍。實驗條件：硬X射線單色光束（20～25 kV），微斷層掃描光束線 8.3.2，在此條件下可以得到固體物體分辨率約為1 μm的無損三維成像（見圖1）。觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枝晶在初始階段堆積在電極或電解質(zhì)界面下方，發(fā)展到高級階段時大部分的枝晶則存在于電解液中。實驗中還發(fā)現(xiàn)，枝晶“發(fā)芽”初始階段，在鋰電極處能夠觀察到有結(jié)晶污染物的光斑出現(xiàn)，研究人員推測非導(dǎo)電污染物可能是造成枝晶成核的真正原因。

目前，實驗室還將對枝晶的成因做進(jìn)一步探討，與此同時也展開了消除非導(dǎo)電污染物的研究。

圖1 鋰離子電池枝晶生長三維成像