【中国白银网8月25日讯】锂电池，或者说锂金属电池都采用锂金属为阳极。在过去几十年中，可充电的锂电池被广泛采用，用于给玩具、便携式消费设备和电动汽车等各种电子设备供电。
但是，此类电池通常在室温下才能实现可靠性能，当温度低于零下10摄氏度时，其能源效率、功率和循环寿命就会显著下降。在低温下不能很好工作是此类电池的一大缺点，极大地限制其用于特别寒冷的气候地区。造成这一缺点的主要原因在于，在温度低于零下10摄氏度时，固体电解质间相（SEI）会变得不稳定，导致电池阳极在锂电镀时出现树突。
据外媒报道，美国宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State University）和阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）的一组研究人员最近研发了一种新型锂金属电池设计，可以克服上述缺点。研究人员发现，与之前研发锂电池相比，新电池在低温下的表现非常好。
最开始，研究人员在低温下仔细检查了锂金属电池，以便更好地了解影响其性能的因素。他们观察到，气温在零下15摄氏度时，电池的SEI（来源于传统电解质）会结晶度很高且不均匀，从而极大地限制了氟化锂纳米盐等被动SEI成分的形成，导致表面钝化不良、锂腐蚀以及阳极上生长树突。
在室温下，添加其它层保护阳极、利用替代性电解质或引入锂主电极可以防止此类影响。但是在低温下，控制SEI纳米结构则更具挑战性，会导致电池运行不稳定。因此，研究人员设计了一种纳米级被动SEI，可以让锂金属阳极在低温下稳定运行。
研究人员提出，可通过在铜电流集电器表面组装1、3苯二磺酰氟单分子层来控制SEI纳米结构以及锂电池中的锂成核。新引入的电化学活性单分子层（EAM）改变了界面的化学环境，促进锂表面形成氟化锂（LiF）。
通过改变电池界面的化学环境，研究人员新推出的设计策略改变了电解质分解的途径和动态情况，进而导致钝化质量得到提升、不同SEI的产生。更具体地说，该单分子层在铜电流集电器上形成了亲锂阴离子。当该界面的锂离子浓度较低时，可以引导锂成核和生长。
在低温情况下，此种设计策略导致多层SEI形成，此种多层的SEI由富含氟化锂的内相和非晶态外层组成。此外，此种被动多层SEI与传统锂金属电池中的非被动SEI有很大的不同，传统锂金属的SEI层在低温时，结晶度很高，是以Li2CO3为主的结构。
在测试中，研究人员采用新设计测量打造的新电池，发现在低温下也实现了很好的性能。更具体地说，此种方法成功地抑制了锂的电偶腐蚀以及自放电，让锂在零下60摄氏度至45摄氏度的所有温度下都可稳定沉积。
研究人员发现，用他们的方法制造出容量为2.0?mAh的锂/ LiCoO2（含锂二氧化钴）电池，可在零下15摄氏度实现200次充放电循环，充满电需要45分钟。未来，此种设计策略可能会为新型节能锂电池的发展铺平道路，让电池可以在温度低于零下10摄氏度或零下15摄氏度的国家或地区可靠地工作。
不过，一些国际组织，包括经济合作与发展组织(OECD)对来自非正规行业的采矿风险提出了警告。在非正规行业，独立矿工手工开采，而刚果手工开采的金属常常与矿山产出混在一起。
嘉能可长期以来一直将自己定位为负责任的钴开采的主要来源。该公司已经与中国格林美股份有限公司和宝马汽车公司签订了供货协议，而且与一些竞争对手不同的是，该公司一直避免从手工供货商处采购。嘉能可目前仍然没有改变这项政策的计划。
（文章来源：长江有色金属网）
