日本開發新型無負極鋰金屬電池 能量密度更高
（原標題：日本開發新型無負極鋰金屬電池 能量密度高/壽命長）
蓋世汽車訊 鋰金屬電池（LMB）是一種新型鋰基可充電電池，由固態金屬代替鋰離子而製成，被視爲最有前途的高能量密度可充電電池技術之一。然而，這種電池也存在一些侷限性，如安全問題等。
（圖片來源：phys.org）
近年來，研究人員嘗試通過無負極電芯設計來克服這些障礙，以提高鋰金屬電池的能量密度和安全性。據外媒報道，在一項新研究中，日本國家工業科學技術研究所（AIST）的研究人員基於使用Li2O犧牲劑，開發出具有高能量密度和長壽命的新型無負極鋰電池。
無負極全電芯電池架構，通常基於帶有裸負極銅集流器的全鋰化正極。值得一提的是，無負極鋰電池的重量能量密度和體積能量密度，均可擴展至最大極限。與更傳統的LMB設計相比，無負極電芯架構還具有其他優勢，包括成本更低、安全性更高和使電池組裝過程更簡單等。
爲了充分釋放無負極鋰金屬電池的潛力，研究人員首先要了解，如何實現鋰金屬電鍍的可逆性/穩定性。許多人通過工程設計和選擇更有利的電解質來解決這一問題，但大多以失敗告終。還有一些人嘗試使用鹽或添加劑來改善鋰金屬電鍍/剝離的可逆性。AIST的研究人員建議，使用Li2O作爲犧牲劑，將其預加載至LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面。
研究人員表示：“實現高鋰可逆性具有挑戰性，尤其是考慮到電芯配置中有限的鋰儲存（通常爲零鋰過量）。在這項研究中，我們在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極上引入 Li 2 O ，作爲預加載犧牲劑，以提供額外的鋰源。在長期循環過程中，這可以抵消鋰在初始無負極電芯中的不可逆損耗。”
除了使用Li2O 作爲犧牲劑，研究人員還提議，使用氟丙基醚添加劑來中和Li2O氧化過程中釋放的親核O2-，並防止由於在電池正極表面塗覆LiF基電解質而產生的氣態O2的額外演變。“我們發現，通過Li2O氧化釋放的O2-物質，可以被氟化醚添加劑協同中和。這會導致在正極/電解質界面形成一層LiF基膜，使正極表面鈍化，並抑制醚溶劑的有害氧化分解。”
基於這種設計，該所研究人員製造出長壽命2.46 Ah初始無負極軟包電芯。該電芯的重量能量密度爲320 Wh kg-1，經過300個運行週期後，可保持80%的容量。
該團隊提出的無負極設計，或將有助於解決鋰金屬電池的一些常見問題，推動開發更安全、能量密度更高、壽命更長的鋰基充電電池。