不同电池基底上锂钠合金通用焊接策略技术解析

来源：新能源网

时间：2018-09-04 21:53:34

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不同电池基底上锂钠合金通用焊接策略技术解析【引言】金属锂电池由于其最低的还原电势和超高的理论比容量，在未来能量储存领域中有广阔的应用前景。然而，锂枝晶生长以及液体有机电解质的易燃性

【引言】

金属锂电池由于其最低的还原电势和超高的理论比容量，在未来能量储存领域中有广阔的应用前景。然而，锂枝晶生长以及液体有机电解质的易燃性等问题，严重威胁了金属锂电池的安全使用。因而其中最有效的策略是使用不易燃且机械强度良好的固态电解质(solid-state electrolytes, SSEs)，以此抑制锂枝晶的生长。

在如此众多的SSEs当中，立方石榴石相SSEs优势明显，因为其具有良好化学稳定性、高离子导电率和宽电化学电势窗口。应用石榴石基固态金属锂电池的一个主要挑战是，石榴石固态电解质和电极材料之间表面接触十分不好。金属锂和石榴石陶瓷片之间的直接接触一般会造成接触不良以及较大的表面阻抗，通过添加聚合物界面或者施压，界面将有所改善，但阻抗仍然十分高。

【成果简介】

近日，来自马里兰大学的胡良兵副教授在著名期刊Advanced Energy Materials上发表了题为”Universal Soldering of Lithium and Sodium Alloys on Various Substrates for Batteries”的论文，第一作者为王成威博士，共同第一作者为在读博士生谢华。该文章报道了一种通用焊接技术，可以快速地将熔融的金属锂或金属钠涂覆在不同的基底上用于固态电池和其他应用领域。通过添加合金成分，熔融锂的表面能和粘性都增加了。富锂的熔融合金在陶瓷、金属和聚合物等基底上展示了良好的浸润性。将该焊接涂覆技术应用于固态电池中时，熔融的锂锡合金在10秒内成功涂覆在刚打磨完的石榴石陶瓷片上，如快速的焊接过程一般。SEM图证实了合金和石榴石表面的紧密接触，其界面阻抗只有7Ω cm2。锂的嵌入-脱出循环测试证实了富锂合金负极和石榴石SSEs界面接触的稳定性。同样的浸润性现象在钠基熔融合金和钠锡合金应用于氧化铝基底上时亦有观测。

【图文导读】

图一焊接锂以及锂合金在基底上的示意图。