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美国莱斯大学的研究团队开发了新型可充电锂金属电池负极技术

2017-05-23 122浏览 标签: 锂金属电池

2017年5月18日,美国莱斯大学的研究团队开发了可充电锂金属电池,通过解决枝晶问题,所得容量是商品化锂电池的三倍。莱斯大学所开发的电池将锂储存在独特的负极中,而这种负极由石墨烯和碳纳米管的混合物组成。这种负极本身接近储锂的理论最大值,同时可以防止破坏性枝晶的形成。

 



锂金属电池比锂离子电池使用寿命更长、充电时间更快,但是枝晶的存在却提出了挑战。一旦枝晶连通了正负极,就会造成电池短路、起火甚至爆炸。


莱斯大学化学家James Tour领导的研究团队发现,当这种新型电池充电时,锂金属会均匀涂覆在高导电性碳混合物表面。该项研究发表在美国化学学会杂志上,通过使用碳混合物替代传统石墨负极,提高了电池的安全性能。




James Tour表示,新型负极纳米管丛具有低密度、高表面积的特点,在电池充放电时,锂离子具有充足的空间进出。此外,锂分布均匀,可抑制枝晶的生长。


尽管原型电池的容量受到正极的限制,但是负极材料的容量为3351mAh/g,接近理论最大值,是锂离子电池的10倍。


为了测试负极材料,研究团队组装了全电池,充放电循环500次后电池容量保持率为80%,对于正常的手机用户来说,这大约需要两年的时间。电池负极的电子显微镜图像显示没有在负极上观察到枝晶或苔藓状结构的迹象。

 

James Tour 表示:“许多人做电池研究只研究负极,因为做全电池要困难得多。我们现在已经开始中试生产这些全电池,负极和正极,并且正在测试当中。”


美国空军科学研究办公室多学科大学研究创新计划支持该项研究。


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