より安全で安定した金属電池につながる新知見(New findings could lead to safer, more stable metal batteries)

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2024-07-18 チャルマース工科大学

金属電池はリチウムイオン電池よりも軽量で多くのエネルギーを提供できるが、リチウム金属の高い反応性のため寿命が短い。スウェーデンのチャルマース工科大学の研究により、この問題点とそれを克服する方法が明らかになった。研究チームは、リチウム金属電池の使用中にリチウムが不均一な構造を形成し、これがバッテリーの安定性と機能に悪影響を与えることを3D X線で観察した。その解決策として、電極を電池内部で電気めっきにより生成することで、反応性金属が外部環境と反応するのを防ぎ、より予測可能で安定した電極を実現した。この方法により、金属電池の安定性と安全性が向上する可能性がある。

<関連情報>

カリウムめっきと剥離の電気化学的特徴 Electrochemical Signatures of Potassium Plating and Stripping

Josef Rizell, Wojciech Chrobak, Nataliia Mozhzhukhina, Shizhao Xiong and Aleksandar Matic
Journal of The Electrochemical Society  Published: 13 February 2024
DOI:10.1149/1945-7111/ad2593

より安全で安定した金属電池につながる新知見(New findings could lead to safer, more stable metal batteries)

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Abstract

Alkali metal anodes can enable unmatched energy densities in next generation batteries but suffer from insufficient coulombic efficiencies. To deduce details about processes taking place during galvanostatic cycling, voltage profiles are commonly analyzed, however the interpretation is not straightforward as multiple processes can occur simultaneously. Here we provide a route to disentangle and interpret features of the voltage profile in order to build a mechanistic understanding on alkali metal stripping and deposition, by investigating potassium metal deposition as a model case where processes and reactions are exaggerated due to the high reactivity of potassium. In particular, the importance of separating SEI formation and nucleation to correctly estimate the energy barrier for nucleation is demonstrated. Further, we show how the native layer formed on alkali metal foils gives rise to strong features in the voltage profile and propose forming alkali metal electrode through electrodeposition to mitigate these effects.

 

0402電気応用
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