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        外媒:“石墨烯+碳納米管”做陽極,可將鋰離子電池電容量提升三倍!


        來源:搜狐汽車

        [導(dǎo)讀]  據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)萊斯大學(xué)(Rice University)解決了電池樹突(dendrite)難題,該研究難題長(zhǎng)期困擾著電池研究人員,該大學(xué)研發(fā)的鋰金屬電池的電容量是商用鋰離子電池的三倍。

        中國(guó)粉體網(wǎng)訊  據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)萊斯大學(xué)(Rice University)解決了電池樹突(dendrite)難題,該研究難題長(zhǎng)期困擾著電池研究人員,該大學(xué)研發(fā)的鋰金屬電池的電容量是商用鋰離子電池的三倍。


        萊斯大學(xué)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將鋰保存在一種獨(dú)特的陽極中,該陽極采用了新工藝,由石墨烯(graphene)與碳納米管(carbon nanotubes)混合制成。該材料首創(chuàng)于2012年,其本質(zhì)是一款3D碳表面,可為鋰提供足夠的存儲(chǔ)空間。理論上,該陽極本身已達(dá)到鋰金屬的最大存儲(chǔ)空間,可防止樹突等有害積聚物的形成。


        據(jù)研究人員透露,樹突等鋰離子積聚物將滲入電池的電解質(zhì)。若樹突造成陽極與陰極接觸,將導(dǎo)致短路,電池降可能因此而報(bào)廢。更有甚者,該電池將因此而起火或爆炸。


        萊斯大學(xué)的化學(xué)家James Tour負(fù)責(zé)主導(dǎo)該研究項(xiàng)目,據(jù)他發(fā)現(xiàn),當(dāng)新電池充電后,鋰金屬表面將覆有一層均勻的碳混合物(highly conductive carbon hybrid),該物質(zhì)導(dǎo)電性強(qiáng),碳納米管與石墨烯表面緊密粘合。據(jù)美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)納米技術(shù)(ACS Nano)》報(bào)道,出于安全性及電量考慮,該類混合物已替代了商用鋰電池中的石墨陽極。


        Tour表示,新款陽極的碳納米管簇(nanotube forest)密度低,表面積大,有足夠的空間來安置電池充放電時(shí)游動(dòng)的鋰離子顆粒。鋰金屬分布均勻,電解質(zhì)內(nèi)帶電鋰離子將擴(kuò)散開來,抑制樹突的增生。


        他表示,盡管電池樣品的電量因陰極而受限,其陽極材料的鋰離子儲(chǔ)能已達(dá)到3351毫安/克,已接近其最大理論值,是鋰離子電池的鋰離子儲(chǔ)能的10倍。由于碳納米管毯絨(nanotube carpet)密度低,其鋰離子涂層將分布在基材上,確?臻g利用率最大。


        為測(cè)試該陽極,萊斯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用硫基陰極及電解質(zhì),打造了全套電池。據(jù)稱,該硫基陰極在充放電500多次后,其容量保持率高達(dá)80%左右。該團(tuán)隊(duì)采用了電子顯微鏡觀察了陽極的影像,該電極經(jīng)多次測(cè)試后,其表面并無樹突或毯絨結(jié)構(gòu),陽極表面依然平滑。用裸眼觀察時(shí),發(fā)現(xiàn)電池近四分之一的位置出現(xiàn)顏色發(fā)暗的情況,該處的鋰金屬已耗盡,被銀所占據(jù)。


        Tour表示:“許多人做電池研究,僅僅專注于陽極,因?yàn)獒槍?duì)整個(gè)電池的研究難度更大。我們?yōu)榇搜邪l(fā)了一項(xiàng)配套的硫基陰極技術(shù),與第一代超高容量的鋰金屬陽極相配套。目前,研究團(tuán)隊(duì)正在重新生產(chǎn)這類電池、陰極及陽極,用于中試試驗(yàn)(pilot scale),上述材料正在測(cè)試中。”

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