新型电池“保护膜”，第一次充电可形成

SEI膜——延长电池寿命之路

你是否因手机电池仅能维持几个小时而苦恼？挪威科技大学的研究人员正在努力改善所谓的固体电解质中间相，以此提高电池的续航时间。
锂电池已无处不在——船舶、汽车、笔记本电脑和手机上都有应用。但只要他们投入使用，它们的容量就开始降低。
也许有一天，我们能够在温度低至-50°C的环境下使用电池，但目前我们最多能在-10度的极限温度下使用。但在几年以后这将成为可能。
电池如何工作
锂电池由两个电极组成，分别为两片带相反电荷的导电材料。
负电极被称为阳极。锂电池的阳极由石墨制成，这是纯碳的一种形式。在两个电极之间是一种电解质，在这种情况下，锂盐溶解在能在两个电极之间携带锂离子的有机溶剂中。 NTNU的研究人员正在研究通过改变这种电解质组成来改善电池。
当电池第一次充电，会在石墨阳极的表面上形成一种称为SEI（固体电解质相间）的薄膜。该膜同时含有有机和无机锂化合物，具有复杂的化学结构。
“这个膜是电池的重要组成部分，”挪威科学与工程大学（NTNU）材料科学系的Ann Mari Svensson教授说。
保护膜是关键
SEI膜在电池第一次充电时通过电解液和阳极之间的反应而形成。此保护涂层是决定电池寿命、热稳定性和容量（尤其是在高倍率时）的关键。
包在薄膜里的锂离子不参与电极充电，导致容量的降低。“一旦电池被组装，我们不能往电池中添加更多的锂，因此限制锂离子在电池中的损失对耐用的电池是至关重要的，”材料科学与工程系的博士生Ahmet Oguz Tezel说。
如果不能往溶液中增加更多的锂离子，就需要保护好溶液中已经存在的锂离子。Tezel最近和他的博士进行SEI膜形成的研究，以及所使用的电解质组成是如何影响他的。
改进
Tezel的工作集中在对电解液进行修饰以实现更高的电池的容量和寿命，尤其是在低温下。
他已经取得一些令人鼓舞的结果，关于开发预处理工艺以防止在SEI膜的形成过程中过多的锂损失。这使得电解质溶液中有更多锂的参于电极的充电。
就碳酸乙烯酯电解质（EC）的发展现状，原则上，它还不能在温度约为-10℃时进行操作，因为EC的高熔点。另一方面含有机化合物丙烯酯（PC）的电池可在温度低至-50℃的条件下工作
“我们认为，我们找到了一种方法来用PC替代EC，但是我们还没有证实。”Tezel说，在电池中使用PC。“但我们的研究表明它可以如何实现。
Tezel的导师是Ann Mari Svensson教授和Svein Sunde，教授，也在材料科学与工程系。 Tezel也为奥斯陆的石墨烯电池AS效力。