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萊斯大學(xué)化學(xué)家發(fā)現(xiàn) 在電極上刷薄膜可以保護(hù)電池

時(shí)間:2022-08-24 08:29來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:劉麗婷

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據(jù)外媒報(bào)道，萊斯大學(xué)（Rice University）化學(xué)家James Tour實(shí)驗(yàn)室推出一種技術(shù)，通過(guò)簡(jiǎn)單地將粉末刷入電池陽(yáng)極表面以調(diào)整電池陽(yáng)極表面。這些粉末粘附在陽(yáng)極上，會(huì)形成一層薄薄的鋰化涂層，可有效防止有害枝晶的形成。

圖片來(lái)源：萊斯大學(xué)

磷和硫的粉末可被研磨至鋰金屬箔表面，表明該表面可以在不需要有毒溶劑的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。陽(yáng)極經(jīng)過(guò)修改，并與測(cè)試電芯中的磷酸鐵鋰氧化物陰極配對(duì)，結(jié)果顯示在經(jīng)過(guò)340次充放電循環(huán)后，電池的剩余容量比現(xiàn)有電池高70%。

Tour表示：“這將簡(jiǎn)化大容量電池的制造，同時(shí)大大改進(jìn)大容量電池。將這些粉末狀固體砂磨成鋰金屬陽(yáng)極可顯著減少可能導(dǎo)致電池短路的枝晶形成，以及材料的加速消耗。”

主要作者、萊斯大學(xué)研究生Weiyin Chen及其實(shí)驗(yàn)室同事使用必要的肘部潤(rùn)滑脂（elbow grease）來(lái)測(cè)試電極上的各種粉末候選物。首先，研究人員涂刷表面以賦予其紋理，然后刷上粉末以形成與鋰金屬反應(yīng)的精細(xì)薄膜，并形成固體鈍化層。

圖片來(lái)源：萊斯大學(xué)

前博士后研究員、現(xiàn)任Tour實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)訪問(wèn)員，也是該研究相關(guān)論文的合著者Rodrigo Salvatierra與Chen共同打造測(cè)試電池，并確定經(jīng)過(guò)處理的陽(yáng)極保持超低極化（ultralow polarization）可達(dá)4000多個(gè)小時(shí)，大約比裸鋰陽(yáng)極長(zhǎng)八倍，其中超低級(jí)化是鋰離子電池的另一個(gè)破壞性特性。

Tour說(shuō)“這些粉末有效地調(diào)整了電極的表面能，使整個(gè)材料的行為更加均勻。因此提供了一個(gè)金屬?gòu)?fù)合表面，可以防止鋰金屬?gòu)年?yáng)極流失，而這也是鋰金屬電池中的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。鋰金屬電池的容量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋰離子電池，但鋰金屬往往難以反復(fù)充電。”

Chen表示：“鋰金屬表面的粉末會(huì)產(chǎn)生人工鈍化層，提高整個(gè)充放電循環(huán)的穩(wěn)定性。使用這種刷涂方法，金屬表面可以更穩(wěn)定，因此可以安全地充電。”

為了證明該技術(shù)可能有更廣泛的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)室還將粉末研磨成鈉電極，并發(fā)現(xiàn)該過(guò)程極大地穩(wěn)定了其電壓過(guò)電位（overpotential）。

(責(zé)任編輯：子蕊)

文章標(biāo)簽：電極，電池

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