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研究人员研发半液态金属阳极 将锂电池容量提升10倍

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时间:1900/1/1 0:00:00

发现,现代

据外媒报道,卡内基梅隆大学梅隆理工学院的研究人员开发了一种半液态锂金属阳极,可以为电池设计提供新的范式。与用铝箔阳极制成的传统锂金属电池相比,用这种新型电极制成的锂电池将具有更高的容量,并且更安全。锂电池具有储存大量能量的能力,是现代电子产品中最常见的可充电电池类型之一。一般来说,这种类型的电池由一种可燃液体电解质和两个电极组成,阳极和阴极由薄膜隔开。在电池反复充电和放电后,锂枝晶会在电极表面生长,这会刺穿分隔两个电极的薄膜,导致阴极与阳极接触。结果可能是电池短路,最糟糕的是,可能会发生火灾。卡内基梅隆大学化学系自然科学教授Krzysztof Matyjaszewski说:“理论上,在锂电池中使用锂金属阳极的容量比使用石墨阳极的容量大得多,但最重要的是确保电池的安全。”,一种解决方案是用固体陶瓷电解质代替它们,这种电解质具有高导电性、不可燃性和对枝晶的强抵抗力。然而,研究人员发现,陶瓷电解质和固体锂阳极之间的接触不足以储存和供应大多数电子产品所需的电力。卡内基梅隆大学化学博士生李思培和卡内基梅伦大学材料科学与工程博士生王涵开发了一种新材料,一种半流体金属阳极,克服了这一缺点。Li和Wang与Matyjaszewski和Jay Whitacre合作,创造了一种双导电聚合物/碳基复合材料,锂颗粒可以均匀分布在该材料上。碳基复合材料可以在室温下保持流动,允许与固体电解质充分接触。与固体电解质和传统锂箔阳极制成的电池相比,半液态金属阳极和石榴石固体陶瓷电解质的结合可以使这种电池的能量密度提高10倍,从而使这种电池比传统电池的寿命更长。研究人员认为,他们的方法可以产生深远的影响,例如为电动汽车生产高容量电池,为需要柔性电池的可穿戴设备生产专用电池。此外,研究人员认为,他们的方法可以应用于其他可充电电池系统,如纳米金属电池和钾金属电池,以及电网储能系统。

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