【世界新視野】研究：刷在電極上的粉末可防止枝晶形成 以獲得高容量電池

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鋰金屬電池將使用純鋰金屬代替石墨作為陽極，即鋰電池的兩個電極之一。這種材料提供了非常高的能量密度，可以使電池的充電速度更快，并提供多達10倍的容量，但到目前為止，讓它們在長時間內可靠地工作已經證明是困難的。

隨著電池的循環，枝晶開始在陽極上形成，并可能導致電池短路、失效或起火。我們已經看到了許多有趣的潛在解決方案，萊斯大學的科學家已經負責了不止幾個，納米管薄膜、膠帶和激光處理只是最近的一些例子。

在他們的最新工作中，由化學家James Tour領導的電池科學家們試圖用一種新穎的刷洗處理來解決這個問題。該技術首先對陽極進行刷洗，以創造一個有紋理的表面，然后將磷和硫制成的粉末刷入其中。這導致粉末與鋰金屬陽極發生反應，形成一層精細的保護膜，改變其表面能量。

“這提供了一個金屬復合表面，防止鋰金屬從陽極流失，這是鋰金屬電池的一個常見問題，”Tour說。“鋰金屬電池的容量遠遠超過了傳統的鋰離子電池，但鋰金屬往往難以反復充電。”

該薄膜具有調整陽極表面的效果，以促進循環過程中更均勻的行為，從而促進電池的壽命。它在測試電池中經歷了340次充電循環，看到它們比現成的電池多保留70%的容量。該薄膜在電池退化的另一個關鍵指標方面也表現良好，它能保持超低極化超過4000小時，比沒有該薄膜的陽極長約8倍。

“這將簡化高容量電池的制造，同時大大改善它們，”Tour說。“將這些粉末狀固體打磨到鋰金屬陽極中，大大減少了可能使電池短路的枝晶形成，以及加速了材料的消耗。”

這項研究發表在《先進材料》雜志上。