(相關(guān)資料圖)

鋰金屬電池將使用純鋰金屬代替石墨作為陽(yáng)極，即鋰電池的兩個(gè)電極之一。這種材料提供了非常高的能量密度，可以使電池的充電速度更快，并提供多達(dá)10倍的容量，但到目前為止，讓它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可靠地工作已經(jīng)證明是困難的。

隨著電池的循環(huán)，枝晶開(kāi)始在陽(yáng)極上形成，并可能導(dǎo)致電池短路、失效或起火。我們已經(jīng)看到了許多有趣的潛在解決方案，萊斯大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)負(fù)責(zé)了不止幾個(gè)，納米管薄膜、膠帶和激光處理只是最近的一些例子。

在他們的最新工作中，由化學(xué)家James Tour領(lǐng)導(dǎo)的電池科學(xué)家們?cè)噲D用一種新穎的刷洗處理來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。該技術(shù)首先對(duì)陽(yáng)極進(jìn)行刷洗，以創(chuàng)造一個(gè)有紋理的表面，然后將磷和硫制成的粉末刷入其中。這導(dǎo)致粉末與鋰金屬陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)，形成一層精細(xì)的保護(hù)膜，改變其表面能量。

“這提供了一個(gè)金屬?gòu)?fù)合表面，防止鋰金屬?gòu)年?yáng)極流失，這是鋰金屬電池的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題，”Tour說(shuō)?！颁嚱饘匐姵氐娜萘窟h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的鋰離子電池，但鋰金屬往往難以反復(fù)充電?！?/p>

該薄膜具有調(diào)整陽(yáng)極表面的效果，以促進(jìn)循環(huán)過(guò)程中更均勻的行為，從而促進(jìn)電池的壽命。它在測(cè)試電池中經(jīng)歷了340次充電循環(huán)，看到它們比現(xiàn)成的電池多保留70%的容量。該薄膜在電池退化的另一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)方面也表現(xiàn)良好，它能保持超低極化超過(guò)4000小時(shí)，比沒(méi)有該薄膜的陽(yáng)極長(zhǎng)約8倍。

“這將簡(jiǎn)化高容量電池的制造，同時(shí)大大改善它們，”Tour說(shuō)?！皩⑦@些粉末狀固體打磨到鋰金屬陽(yáng)極中，大大減少了可能使電池短路的枝晶形成，以及加速了材料的消耗。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。