中國粉體網(wǎng)訊 首先我們來了解一下什么是鋰金屬電池和鋰離子電池。
鋰金屬電池
鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、（研究實驗中一般用銅作正極，為了表征方便）金屬鋰或其合金金屬為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
鋰離子電池
鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降目沙潆婁囯姵匾话阒傅氖卿囯x子電池。
鋰金屬電池的充電量是鋰離子電池的10倍，但由于鋰在充電和放電時在電極上不均勻地沉積。這種沉積會使這些電池的壽命縮短，更重要的是會導(dǎo)致電池短路并起火，這是鋰金屬電池不能用于商業(yè)化的根本原因。
圖1：氧化石墨烯
最近芝加哥伊利諾伊大學(xué)的研究人員提出了解決鋰金屬電池商業(yè)化的辦法。研究人員提出一種可能的解決方案：將具有氧化石墨烯涂層的納米片放置在電池電極之間，從而防止金屬鋰不均勻的堆積，這樣可以使電池安全的循環(huán)放電達到數(shù)百次。“我們的研究結(jié)果表明，在這種情況下，二維材料—氧化石墨烯可以幫助調(diào)節(jié)金屬鋰的沉積，延長鋰金屬電池的壽命�！盪IC工程學(xué)院的副教授Reza Shahbazian-Yassar說。
圖2：新型鋰金屬電池基本結(jié)構(gòu)
在鋰離子電池中，通常用多孔聚合物或玻璃陶瓷纖維制成的隔膜置于電解液中。該分離器允許鋰離子經(jīng)過，同時防止其他成分堵塞，這樣可以避免由于電短路引起的火災(zāi)。研究人員在鋰金屬電池中使用了一種改進的隔膜來調(diào)節(jié)鋰離子的流動，控制鋰沉積速率，以防止形成樹突。他們將氧化石墨烯噴涂在玻璃纖維隔板上，制成納米片。
通過各種成像技術(shù)顯示，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)納米片用于鋰金屬電池時，鋰電極的表面可以形成均勻的鋰薄膜。
圖3：兩種鋰金屬電池正極表面的SEM像
圖中左側(cè)是傳統(tǒng)的鋰金屬電池銅電極在1 mA•cm−2循環(huán)120次后的掃描電鏡圖像，可以看出沉積不均勻且有鋰枝晶形成；而右側(cè)是加了氧化石墨烯隔膜的銅電極在1 mA•cm−2循環(huán)160次后的掃描電鏡圖像，電極表面明顯更均勻更光滑。
圖4：利用光學(xué)成像技術(shù)顯示就更加清晰直觀
