中國粉體網(wǎng)訊 來自卡內(nèi)基梅隆大學(xué)梅隆科學(xué)學(xué)院和工程學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種半液態(tài)鋰金屬陽極，代表了電池設(shè)計(jì)的新范例。使用這種新型電極制成的鋰電池可以具有更高的容量，并且比使用鋰箔作為陽極的典型鋰金屬電池更安全。該研究成果已在《Joule》發(fā)表。
鋰電池是現(xiàn)代電子設(shè)備中最常用的可充電電池類型之一，因?yàn)樗鼈兡軌虼鎯Υ罅磕芰�。傳統(tǒng)上，這些電池由可燃液體電解質(zhì)和兩個(gè)電極（陽極和陰極）制成，它們由膜隔開。在電池反復(fù)充、放電之后，電極表面生長鋰枝晶。鋰枝晶可以刺穿隔開兩個(gè)電極的膜，使陽極和陰極之間的接觸，這可能導(dǎo)致電池短路，嚴(yán)重時(shí)使電池著火。
“金屬鋰陽極的鋰離子電池比石墨陽極電池有創(chuàng)造更大容量電池的理論潛力，”JC華納大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)化學(xué)系自然科學(xué)教授Krzysztof Matyjaszewski說�！暗�，我們需要做的最重要的事情就是確保我們制造的電池是安全的。”
對現(xiàn)有電池中使用的揮發(fā)性液體電解質(zhì)的一種解決方案是用固體陶瓷電解質(zhì)代替它們。這些電解質(zhì)具有高導(dǎo)電性、不可燃性，并且足夠堅(jiān)固以抵抗枝狀結(jié)晶。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，陶瓷電解質(zhì)與固體鋰陽極之間的接觸不足以存儲和提供大多數(shù)電子設(shè)備所需的電量。
卡內(nèi)基梅隆大學(xué)化學(xué)系博士生李司珮（音譯）和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)材料科學(xué)與工程系博士生王漢（音譯）克服這一缺點(diǎn)創(chuàng)造一種可用作金屬陽極的半流體新型材料。
與梅隆理工學(xué)院Matyjaszewski（高分子化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的科研帶頭人）和工程學(xué)院能源學(xué)教授Jay Whitacre以及著名的Carnegie Mellon Wilton E. Scott能源創(chuàng)新研究所所長合作Li和Wang在開發(fā)能量儲存和發(fā)電新技術(shù)方面的工作中創(chuàng)造了一種雙導(dǎo)電聚合物/碳復(fù)合材料基質(zhì)，其中鋰微粒均勻分布在整個(gè)基質(zhì)中�；|(zhì)在室溫下可保持流動，這使其能夠與固體電解質(zhì)產(chǎn)生足夠的接觸。通過將半液體金屬陽極與基于石榴石的固體陶瓷電解質(zhì)相結(jié)合，它們能夠以比固體電解質(zhì)和傳統(tǒng)鋰箔陽極的電池高10倍的電流密度循環(huán)電池。該鋰電池的循環(huán)壽命也比傳統(tǒng)電池長得多。
“這種新的加工路線使得鋰金屬基電池陽極具有流動性，與普通鋰金屬相比具有非常吸引人的安全性和性能。實(shí)施這樣的新材料可能導(dǎo)致鋰基充電電池的階段性變化，通過大量的測試可以觀測它如何在各種電池架構(gòu)中發(fā)揮作用�！�
研究人員認(rèn)為，他們的方法可能會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。例如，它可以用于制造用于電動車輛的高容量電池和用于需要柔性電池的可穿戴設(shè)備的專用電池。他們還認(rèn)為，他們的方法可以擴(kuò)展到鋰電池以外的其他可充電電池系統(tǒng)，包括鈉金屬電池和鉀金屬電池，并且可以用于電網(wǎng)規(guī)模的能量存儲。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）
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