萊斯大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)以膠帶為切入點(diǎn),結(jié)合一些先進(jìn)的激光技術(shù),開發(fā)出了極具前景的新型電極材料。這種材料能克服當(dāng)前鋰離子電池長期存在的問題,并有望大幅提升電池的性能。
鋰金屬電池是指將傳統(tǒng)上用作陽極(兩個(gè)電極之一)的石墨換成純金屬鋰的電池。由于這種材料具有非常高的能量密度,金屬鋰可以使電池的充電速度大大加快,容量也可達(dá)到 10 倍。
不過鋰離子電池也存在一些不足,其中比較麻煩的一點(diǎn)就是“枝晶”(dendrites)。在充電過程中,這些樹枝狀突起會在陽極表面形成,并可能導(dǎo)致電池短路、失效或起火,因此大量的電池研究都集中在扼殺它們。
來自萊斯大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在這個(gè)領(lǐng)域有了新的突破,首先是一條膠帶。該團(tuán)隊(duì)將膠帶貼在構(gòu)成鋰陽極一部分的銅電流收集器上,并用激光對其進(jìn)行處理,將其加熱到2300開爾文(3680°F或2026°C)的極端溫度,從而賦予其一些非常有用的新特性。
這一過程將膠帶變成了一種多孔涂層,主要由硅、氧,以及少量的神奇材料石墨烯組成。對該薄膜的初步實(shí)驗(yàn)表明,它可以作為電流收集器組件的保護(hù)層,既能吸收和釋放金屬鋰,又不會讓有害的枝晶生長。
在其激光誘導(dǎo)的氧化硅保護(hù)涂層中,萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)可能已經(jīng)找到了一種方法來利用這些積極因素,而不會增加多余的鋰負(fù)擔(dān)。其實(shí)驗(yàn)表明,裝有其新涂層的電池表現(xiàn)出三倍于其他 "零過剩 "金屬鋰電池的壽命,在60個(gè)充放電周期內(nèi)保留70%的容量。
該團(tuán)隊(duì)介紹說,該技術(shù)快速而安全,不涉及溶劑,并能在室溫下進(jìn)行。因此,它被寄予厚望,認(rèn)為其具有擴(kuò)大規(guī)模的潛力。
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