锂金属智能手机的更安全，更持久的电池

莱斯大学的一个研究团队克服了电池中锂金属建筑树突的问题。他们设计了一种新型电极，该电极由具有前所未有的锂储存能力的石墨碳纳米管混合动力车组成，现在正在以全电池进行试验尺度测试。

为了为便携式电子设备充电，我们通常诉诸锂（LI）离子电池。这些可充电设备依赖于李离子合并到电极材料中，该过程称为亚博网站下载插入。

可以存储在插入化合物中的能量量受到限制。领导本研究的化学家詹姆斯·沃特（James Tour）说：“毫无疑问，锂离子电池已经改变了世界。在新技术出现之前，您的手机电池将不会再持续。”

克服这个问题的一种有希望的新技术是带有基于金属LI的电极的所谓LI金属电池。从理论上讲，它们的容量比李离子设备的能力高十倍。

订阅我们的储能技术新闻通讯

但是，在电池运行期间，已知LI金属形成树突和其他不稳定的结构。树突是从电极生长到电池电解质的小伸长枝结构。一段时间后，它们可以到达柜台电极并创建一个短路，这将导致电池故障，并且在最坏的情况下燃烧或爆炸。

现在，赖斯大学的研究人员找到了解决树突问题的解决方案：他们发现Li Metal可以在石墨烯碳纳米管阳极上存储为涂层。

在电池操作过程中，将重复施加涂层并剥去涂层，以免任何树突形成。有了这项技术，手机将来可能会持续更长的时间并更快地充电。该研究最近发表在《高影响力期刊》上ACS纳米。

基于石墨烯 - 碳纳米管混合动力的电极可防止树突

新电极基于石墨烯和碳纳米管的杂种。更确切地说，空心纳米管的开放侧之一是共价粘合到薄石墨烯片上，看起来有点像纳米孔。

尽管赖斯的研究小组已经五年前已经开发了这种材料，但他们才意识到2014年的一天可能有潜力，当时实验室的前博士生，本研究的第一作者，开始尝试锂金属，和杂种纳米孔。

Raji说：“我认为锂金属必须在电极上放置在电极上，同时分析实验的结果，以将锂离子储存在阳极材料中，并在完整的细胞中结合使用氧化二钴含量的氧化钴阴极。”当他们查看电池的电压轮廓时，他们注意到它非常平坦。“那一刻，我们知道我们发现了一些特别的东西。”

一周后，Raji和合着者Rodrigo Villegas Salvatierra是一名大米的博士后研究员，仔细观察了显微镜下的材料。令他们惊讶的是，他们发现当沉积在由杂种纳米虫制成的独立阳极中时，Li Metal并未形成任何树突。拉吉说：“我们震惊地发现没有树突生长，其余的就是历史。”

订阅我们的石墨烯新闻通讯

空前的锂储能使新型电池持续更长

在混合材料中，科学家观察到锂的存储容量为每克3,351毫安小时，该锂的最大值接近理论最大，比李离子电池高十倍。

这些出色的特性归功于纳米疏松杂种的高表面积和低密度。这意味着，当电池充电时，LI有很大的空间可以覆盖纳米孔表面。Tour解释说，使用此材料，该音量最大。

然后，研究小组继续用基于硫的阴极的充分电池测试阳极。Tour说：“许多进行电池研究的人只会使阳极成为阳极，因为整个包装要困难得多。”“我们必须基于硫开发一种相应的阴极技术，以适应第一代系统中这些超容量的锂阳极。”

在测试完整的电池时，他们发现在500个电荷 - 释放周期后，它保留了其初始容量的80％。这对应于大约两年的正常手机使用，这对所有手机用户来说都是非常有希望的新闻。

如果以及何时将在市场上提供新颖的电池，但是研究团队已经采取了下一步。巡回演出：“我们正在以试点尺度生产这些完整的电池，阴极和阳极，并正在测试它们。”

资料来源：

1. （2017）具有几乎最大金属存储的锂电池，ACS Nano，doi：10.1021/acsnano.7B02731。
2. 物理。org（2017）石墨烯 - 纳米管混合型锂金属电池，可在以下网址提供：https：//phys.org/news/2017-05-graphene-nanotube-hybrid-boost-boosts-lithium-metal.html（在19/05/05/05/05/评估2017）。
3. 图片来源：shutterstock.com/jevantoproductions

免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。