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财联社上海8月23日讯(编辑 黄君芝)为了追求更好的电池,科学家们正在探索许多不同的设计,而锂金属是一种具有巨大潜力的结构。然而,枝晶的形成会迅速导致电池故障,阻碍了这项技术的发展。
近期,美国莱斯大学(Rice University)的科学家们提出了一种很有希望的解决方案,即在电极表面刷上一种细粉末,以确保电极的存活。这项研究成果已于近期发表在了《先进材料》杂志上。
众所周知,在锂金属电池中,石墨作为阳极被纯金属锂取代,这种材料提供了非常高的能量密度,可以使电池充电更快,并提供多达10倍的容量,但目前的技术还难以让它长时间稳定地工作。当电池循环时,枝晶会在阳极上形成,并可能导致电池短路、故障或着火。
迄今为止,科学家已研发了不少可能的解决方案。在上述最新研究中,莱斯大学的科学家们试图用一种新颖的“刷牙疗法”来解决这个问题。
具体而言,这项技术首先要在阳极制造出一个有纹理的表面,然后刷上一种由磷和硫制成的粉末。这导致粉末与锂金属阳极反应,形成一个精细的保护膜,改变其表面能量。
莱斯大学化学家James Tour说,“这提供了一个金属复合表面,可以防止锂金属从阳极流失、以及枝晶的产生,这是锂金属电池的常见问题。锂金属电池的容量远远超过了传统的锂离子电池,但锂金属往往难以反复充电。”
据称,这种薄膜具有调节阳极表面的作用,使整个循环过程更为均匀,从而提高了电池的寿命。它在测试电池中进行了340次充电循环,结果发现它们比现有电池多保留了70%的容量。
此外,该薄膜在电池退化的另一个关键指标上也表现良好,即它可保持超低极化超过4000小时,大约是没有该种薄膜的阳极的8倍。
Tour说,“这将简化大容量电池的制造,同时大大改善它们。将这些粉末状固体刷在锂金属阳极上,可以显著减少枝晶的形成,从而减少电池短路。”
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