用胶带解决锂电池痛点:减少枝晶出现延长电池寿命

2023-08-08      291 次浏览

莱斯大学的科研团队以胶带为切入点,结合一些先进的激光技术,开发出了极具前景的新型电极材料。这种材料能克服当前锂离子电池长期存在的问题,并有望大幅提升电池的性能。


锂金属电池是指将传统上用作阳极(两个电极之一)的石墨换成纯金属锂的电池。由于这种材料具有非常高的能量密度,金属锂可以使电池的充电速度大大加快,容量也可达到10倍。


不过锂离子电池也存在一些不足,其中比较麻烦的一点就是“枝晶”(dendrites)。在充电过程中,这些树枝状突起会在阳极表面形成,并可能导致电池短路、失效或起火,因此大量的电池研究都集中在扼杀它们。


来自莱斯大学的科研团队在这个领域有了新的突破,首先是一条胶带。该团队将胶带贴在构成锂阳极一部分的铜电流收集器上,并用激光对其进行处理,将其加热到2300开尔文(3680°F或2026°C)的极端温度,从而赋予其一些非常有用的新特性。


这一过程将胶带变成了一种多孔涂层,重要由硅、氧,以及少量的神奇材料石墨烯组成。对该薄膜的初步实验表明,它可以作为电流收集器组件的保护层,既能吸收和释放金属锂,又不会让有害的枝晶生长。


在其激光诱导的氧化硅保护涂层中,莱斯大学团队可能已经找到了一种方法来利用这些积极因素,而不会新增多余的锂负担。其实验表明,装有其新涂层的电池表现出三倍于其他零过剩金属锂离子电池的寿命,在60个充放电周期内保留70%的容量。


该团队介绍说,该技术快速而安全,不涉及溶剂,并能在室温下进行。因此,它被寄予厚望,认为其具有扩大规模的潜力。


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