華盛頓州立大學開發(fā)“夢想材料”為鋰電池設(shè)計帶來新突破

有科學家認為，想要極大地改善當前鋰離子電池的性能，引入鋰金屬作為陽極組件，或許是一個可行的方法。而華盛頓州立大學（WSU）研究人員提出的一種“夢想材料”，能夠替代當前的負極材料，從而大舉推動鋰電池的發(fā)展。事實證明，想要將鋰電池安全地集成到設(shè)備中，仍面臨著一些考驗。 "TxXrt%>A  
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不過現(xiàn)在，科學家們已經(jīng)提出了克服這一障礙的方法。通過采用一種新的設(shè)計，在材料周圍添加一層保護，以隔絕起火隱患。 D!-zQ`^  
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據(jù)悉，在充放電的過程中，鋰離子可在兩個電極之間來回移動。當前陽極多為石墨與銅的混合材料制作，但科學家看到了極大的改進空間。 &3^40s/+  
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華盛頓州立大學的 Min-Kyu Song 表示：“純鋰金屬在固體材料中提供了最高的能量密度，若被用作陽極，可將鋰電池的壽命延長兩倍、并容納更多的能量”。 I#mT#xs6  
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此前，將鋰金屬集成到鋰離子電池中的努力，一直受到安全問題的困擾。當鋰離子在電池兩極間來回傳遞時，回導致在材料表面形成所謂的枝晶。 Z2`e*c-[E  
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這些觸手狀的突起可能導致材料破裂短路，快速失去電荷、引發(fā)電擊甚至火災。不過 WSU 新開發(fā)的電池，已經(jīng)較好地克服了圍繞純鋰金屬陽極的一些安全問題。 -kJF@w6u  
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Min-Kyu Song 帶領(lǐng)的一支科學家團隊，想到了由多孔結(jié)構(gòu)的無毒化學物質(zhì)（二硫化硒）制成電池的陰極。 O+e8}Tmm  
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同時向電解質(zhì)溶液（供鋰離子在兩極間來回移動的介質(zhì)）中引入兩種添加劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種混合材料可在鋰金屬陽極表面上形成保護層。 ;m&f Vp  
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其具有致密、導電和堅固的特性，能夠促進良好的充電穩(wěn)定性，同時避免形成危險的晶枝。后續(xù)測試表明，新型電池不僅可以充電 500 次，還可以保持高效率。 WL7:22nSHa  
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Min-Kyu Song 表示：“這種獨特的保護層，在循環(huán)過程中幾乎不會引起鋰陽極的形態(tài)變化，并有效減輕鋰枝晶的生長和有害的副反應”。 )GR^V=o7,Y  
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最后，科學家還致力于將純鋰金屬陽極引入電池的其它方法，包括用固態(tài)電（而非液態(tài)）電解質(zhì)。 T"0a&.TLj  
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近年來，這類固態(tài)電池已經(jīng)顯現(xiàn)出激動人心的潛力。不過 WSU 團隊的方案，顯然擁有更切實際的商業(yè)化優(yōu)勢。 l/1uP  
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