研究人员研发半液态金属阳极将锂电池容量提升10倍

发布时间:2021-10-29 00:12 阅读次数:
本文摘要:据外媒报导,卡内基梅隆大学(CarnegieMellonUniversity)梅隆理工学院的研究人员研发出有一种半液态锂金属阳极,可为电池设计获取一种新的范式。(图片来源:卡内基梅隆大学官网)利用此种新型电极做成的锂电池将具备更高的容量,而且与使用铝箔做成阳极的传统锂金属电池比起,更为安全性。锂电池具备存储大量能量的能力,因而是现代电子产品中最少见的可充电电池类型之一。一般来说,此类电池由可燃的液体电解质和两个电极(阳极和阴极)构成,其中,阳极和阴极被薄膜分隔。

卡内基梅隆

据外媒报导,卡内基梅隆大学(CarnegieMellonUniversity)梅隆理工学院的研究人员研发出有一种半液态锂金属阳极,可为电池设计获取一种新的范式。(图片来源:卡内基梅隆大学官网)利用此种新型电极做成的锂电池将具备更高的容量,而且与使用铝箔做成阳极的传统锂金属电池比起,更为安全性。锂电池具备存储大量能量的能力,因而是现代电子产品中最少见的可充电电池类型之一。一般来说,此类电池由可燃的液体电解质和两个电极(阳极和阴极)构成,其中,阳极和阴极被薄膜分隔。

在电池重复充放电之后,电极表面不会生长锂枝晶,此类枝晶会刺穿隔开两个电极的薄膜,从而让阴极与阳极认识,结果可能会造成电池短路,最糟的是,可能会发生爆炸。卡内基梅隆大学化学系自然科学教授KrzysztofMatyjaszewski回应:“从理论上看,在锂电池中使用锂金属阳极,比使用石墨阳极的电池容量小得多,但是,最重要的是要保证电池是安全性的。”目前,电池中用于的是不具挥发性的液体电解质,解决方案之一是用于液体陶瓷电解质替代,此类电解质导电性低、不可燃以及具备充足强劲的抗枝晶性。

但是,研究人员找到,陶瓷电解质和液体锂阳极之间的认识足以存储和供应大多数电子产品所需的电量。卡内基梅隆大学化学系博士生SipeiLi和卡内基梅隆大学材料科学和工程系博士生HanWang生产出有一种新型材料,半流体金属阳极,解决了该缺点。Li和Wang与Matyjaszewski和JayWhitacre合作,建构出有一种双导电聚合物/碳基复合材料,锂微粒在其上面可均匀分布。该碳基复合材料需要在室温下维持流动,从而可与液体电解质展开充足的认识。

与用于液体电解质和传统锂箔阳极做成的电池比起,通过将半液态金属阳极与石榴石液体陶瓷电解质融合,需要使此类电池的能量密度高达10倍,从而使此类电池比传统电池的生命循环周期也更长。研究人员坚信他们的方法需要带给深远影响的影响,例如,可以用来为电动汽车生产高容量电池,以及为必须用于柔性电池的可穿着设备生产专用电池。而且,研究人员还指出,他们的方法可以用作其他可充电电池系统,如纳金属电池和钾金属电池,以及可用作电网储能系统。


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