电池|涂抹在电极上的粉末能使大容量电池更耐用更持久电池

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为了追求更好的电池，科学家们正在探索许多不同的设计，锂金属是一种具有巨大潜力的结构。然而，阻碍这项技术发展的一个问题是，一种叫做枝晶的触手状生长物的形成，会迅速导致电池故障。莱斯大学（Rice University）的科学家们提出了一种很有希望的解决方案，即在电极表面刷上细粉末，以确保电极的存活。

在锂金属电池中，石墨作为阳极被纯金属锂取代。这种材料提供了非常高的能量密度，可以使电池充电更快，并提供多达10倍的容量，但迄今为止，让它们可靠地长时间工作被证明是困难的。
当电池循环时，枝晶开始在阳极上形成，并可能导致电池短路、故障或着火。我们已经看到了许多关于枝晶问题的有趣的潜在解决方案，莱斯大学的科学家们已经负责了不止几个，纳米管薄膜、胶带和激光治疗只是最近的一些例子。
在化学家詹姆斯·图尔（James Tour）领导的电池科学家们的最新工作中，他们试图用一种新颖的刷牙疗法来解决这个问题。这项技术首先要刷阳极来制造一个有纹理的表面，然后刷上一种由磷和硫制成的粉末。这导致粉末与锂金属阳极反应，形成一个精细的保护膜，改变其表面能。

上图：示意图描绘了莱斯大学开发的保护性粉末刷涂技术。
詹姆斯·图尔表示：“这提供了一个金属复合表面，可以防止锂金属从阳极流失，这是锂金属电池的一个常见问题。 ”金属锂电池的容量远超传统锂离子电池，但金属锂往往很难反复充电。
该薄膜具有调节阳极表面的作用，促进了循环过程中更均匀的行为，从而提高了电池的寿命。它在测试电池中进行了340次充电循环，结果发现它们比现有电池多保留了70%的容量。该薄膜在电池退化的另一个关键指标上也表现良好，保持超低极化超过4000小时，大约是没有薄膜的阳极的8倍长。
詹姆斯·图尔说：“这将简化大容量电池的制造，同时大大改善它们。将这些粉末状固体打磨成锂金属阳极，可以显著减少枝晶的形成，从而减少电池短路，并加快材料的消耗。 ”
这项研究发表在《先进材料》杂志上。
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