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在电极上刷一层粉末可防止锂金属从阳极流失、以及枝晶的产生

2022-08-23 16:25:02 莱斯大学 阅读:
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。莱斯大学化学家James Tour介绍了一种技术,通过简单地将粉末刷入电池阳极表面来调整电池阳极表面。粉末粘附在阳极上,形成一层薄薄的锂化涂层,可有效防止有害枝晶的形成。

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。0Usednc

迄今为止,科学家已研发了不少可能的解决方案。在最新研究中,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。0Usednc

莱斯大学化学家James Tour介绍了一种技术,通过简单地将粉末刷入电池阳极表面来调整电池阳极表面。粉末粘附在阳极上,形成一层薄薄的锂化涂层,可有效防止有害枝晶的形成。0Usednc

一种研磨到锂金属箔表面的磷和硫粉末证明了它的表面能可以在不需要有毒溶剂的情况下进行调节。在测试电池中经过如此修改并与磷酸铁锂氧化物阴极配对的阳极表明,在 340 次充放电循环后,它们的容量比现成电池高出 70%。0Usednc

该研究发表在Advanced Materials上。0Usednc

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主要作者、莱斯大学研究生 Weiyin Chen 和他的实验室同事使用必要的肘部润滑脂来测试他们电极上的各种粉末候选物。他们首先刷了表面以赋予其纹理,然后刷上粉末以形成与锂金属反应并形成固体钝化层的精细薄膜。0Usednc

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莱斯大学的科学家表示,将金属粉末刷入锂阳极表面有望减少损坏可回收电池的枝晶的威胁。学分:旅游团0Usednc

Chen 和合著者 Rodrigo Salvatierra,前博士后研究员,现在是 Tour 实验室的一名学术访问者,构建了测试电池,并确定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。0Usednc

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。”0Usednc

“这提供了一个金属复合表面,可以防止锂金属从阳极流失,这是锂金属电池中的一个常见问题,”Tour 说。“锂金属电池的容量远超传统锂离子电池,但锂金属往往难以反复充电。”0Usednc

“锂金属表面的粉末会产生人工钝化层,提高整个充放电循环的稳定性,” Chen说。“使用这种刷涂方法,金属表面得到稳定,因此可以安全地充电。”0Usednc

为了证明该技术可能有更广泛的应用,实验室还将粉末研磨成钠电极,并发现该过程极大地稳定了其电压过电位。0Usednc

参考链接:Brushing thin films onto electrodes preserves batteries0Usednc

责编:Demi
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