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无阳极电池能量密度达1270 Wh/L,电动汽车续航翻倍

韩国浦项科技大学(POSTECH)联合研究团队在无阳极锂金属电池中实现1270 Wh/L体积能量密度,接近现有商用锂离子电池(约650 Wh/L)的两倍,成果发表于《Advanced Materials》。

无阳极设计的优势与挑战

无阳极电池省去传统阳极,锂离子充电时直接沉积在铜集流体上,大幅节省内部空间。但锂沉积不均易形成枝晶引发短路,循环过程中锂表面受损导致寿命急剧缩短。

双重策略破解难题

团队采用可逆宿主(RH)与设计电解质(DEL)组合:RH由嵌入均匀分布银纳米颗粒的聚合物框架构成,像专用停车位一样引导锂有序沉积;DEL在锂表面形成Li₂O和Li₃N保护层,如创可贴般抑制枝晶生长同时保持离子通道畅通。

卓越性能验证

在高面容量(4.6 mAh/cm²)和大电流密度(2.3 mA/cm²)下,电池100周后保持81.9%容量保持率,平均库仑效率99.6%。更关键的是,该性能在软包电池(接近实际车用规格)中得到验证,即使在极低电解液用量(E/C=2.5 g/Ah)和低堆叠压力(20 kPa)下仍稳定运行,显著降低重量、体积及制造成本,商业化潜力巨大。

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