中美两国科学家合作完成的一项研究显示,向锂离子电池的电解质里添加纳米尺度的钻石微粒,可以防止电池内部生成导致短路的沉积物,防止起火等事故。这项研究由我国清华大学和美国德雷克塞尔大学等机构合作完成,论文发表在新一期英国《自然·通讯》杂志上。
锂离子电池能量密度高、充放电性能好,在工业和消费电子领域用途广泛。但假如以纯金属锂作电极,电池内部容易生成被称为“树突”的树枝状沉积物,其尺寸大到一定程度后会造成短路。目前锂离子电池一般用嵌锂的石墨材料为电极,可减少“树突”出现,但也大幅降低了储能效果,仅为金属锂作电极的锂离子电池的十分之一。
研究人员把纳米钻石添加到锂离子电池电解质中,发现生成的沉积物是平滑的层状,而不是树枝状。这项新成果有望在使用纯锂电极情况下抑制“树突”生成,使锂离子电池兼具安全性和高性能。
纳米钻石是极微小的钻石颗粒,尺寸还不到头发丝直径的万分之一,制造成本低廉。它们具有极为规则的结构,容易自然排列形成平滑表面。
添加了纳米钻石的锂离子电池在实验中经受了长达200小时的稳定充放电循环,对一些工业应用来说这已足够,但假如要用于智能手机和笔记本电脑,还需进一步提高和验证性能。