2019年2月15日
研究人员莱斯大学通过使其更简单和更安全的制造，正朝着部署强大的、可充电的锂金属电池迈出下一步。
可充电锂金属电池中的一层红磷可以在破坏树突可能造成短路时发出信号。莱斯大学开发的这项技术可能会产生更强大的锂金属电池。(旅行团提供)
莱斯实验室的化学家詹姆斯·图尔在分离器上涂上了红磷涂层，创造出了测试细胞。隔膜使阴极和阳极电极彼此远离。磷作为管理系统的间谍，用于充电和跟踪电池，通过感知树突的发展，锂突出物，可能导致它们出现故障。
锂金属阳极充电速度快得多，按体积计算存储的能量是几乎所有商业电子产品(包括电动汽车和手机)中使用的普通锂离子阳极的近10倍。阳极是操作电池所需的两个电极之一。
但是，充电的锂离子阳极会导致树突的生长，如果它们与阴极接触，就会导致短路，甚至可能引发火灾或爆炸。当树突接触到红磷涂层隔膜时，电池的充电电压就会发生变化。这会提醒电池管理系统停止充电。
与其他建议的树突探测器相比，Rice策略不需要第三个电极。
用第三个电极制造电池是非常困难的。我们提出了一个静态层，在电池充电时给出一个电压尖峰。这个尖峰是关闭它的信号。
James Tour, T.T.和W.F. Chao教授，莱斯大学计算机科学和材料科学及纳米工程教授。亚博网站下载亚博老虎机网登录
这项研究发表在先进材料亚博网站下载．
Tour实验室对测试电池的实验表明，使用红磷层对常规性能没有显著影响。
科学家们构建了一个透明的测试电池，其中含有一种电解质(电极之间和隔膜周围的凝胶状或液态物质，可以让电池产生电流)，这种电解质会加速阴极的老化，并促进树突的生长。这使得他们可以在观察树突生长的同时监控电压。
使用普通的隔膜，他们观察到树突在电压不变的情况下到达并穿透隔膜，这种情况会导致普通电池出现故障。但是在红磷层中，当树突接触到隔膜时，他们注意到电压明显下降。
“生长中的树突一旦接触到红磷，它就会在充电电压中发出信号，”旅游说。”当电池管理系统察觉到这一点时，它就会说，‘停止充电，不要使用。’”
去年，该实验室展示了碳纳米管薄膜，似乎完全阻止了锂金属阳极的树突生长。
通过将这两项最新进展结合起来，可以减缓锂枝晶的生长，而且有一项内部保险政策，即即使单个枝晶开始向阴极生长，电池也会关闭，这是不太可能的。毫不夸张地说，当你制造一个新电池时，你就制造了超过10亿个。其中一些可能会失败吗?只要点几次火，人们就会坐立不安。我们的工作为电池的安全提供了进一步的保障。我们提出的另一层保护应该易于实施。
James Tour, T.T.和W.F. Chao教授，莱斯大学计算机科学和材料科学及纳米工程教授。亚博网站下载亚博老虎机网登录
莱斯大学研究生王拓(Tuo Wang)是这篇论文的第一作者，博士后研究员罗德里戈·萨尔瓦多拉(Rodrigo Salvatierra)是论文的合著者。Tour是T.T.和W.F. Chao化学讲座教授，同时也是莱斯大学计算机科学、材料科学和纳米工程教授。亚博网站下载亚博老虎机网登录
这项研究得到了空军科学研究办公室的支持。