强大的轻巧电池更贴近现实

强大的轻巧电池更贴近现实

2019年9月19日
玛西娅·冈萨雷斯(MarciaGonzález)

锂金属电池的突破可能会推动电动汽车的普及

未来的电子应用,例如电动汽车,电网,甚至机器人技术,都将需要强大的电池。 在这个领域,与更常用的锂离子电池相比,可充电锂金属电池是真正的动力源。 但是由于预期寿命短和偶发的火热消亡,几十年来它一直被限制在实验室中。 现在,斯坦福大学的一组研究人员发明了一种可以克服电池以前存在的缺陷的涂层。

研究人员表示,在实验室测试中,这种涂层大大延长了电池的使用寿命。 它还通过极大地限制树枝状晶体来解决燃烧问题,这些树枝状晶体是微小的针状结构,刺穿隔膜在电池的正负极之间。 树突也可能在电池的易燃液体内造成短路。

化学工程学教授鲍振安(Zhenan Bao)表示,这些树枝状晶体阻止了锂金属电池在下一代电动汽车中的使用。 与锂离子电池相比,锂金属电池每磅可容纳的电量至少高出三分之一,并且重量更轻,因为它们使用的是轻质锂作为阴极,而不是重石墨。

新的涂层通过形成将带电的锂离子均匀地输送到电极的分子网络来防止树枝状晶体形成。 这可以防止通常在这些电池中发生的有害化学反应,并减少阳极上的化学积聚,从而迅速破坏电池的供电能力。

材料科学与工程学教授崔翠说:“如果更可靠,这些电池将使笔记本电脑到手机等便携式电子产品受益,但真正的'污垢'将是汽车。” 电动汽车的最大障碍是,其电池消耗的能量约占其四分之一的能量,这成为了电动汽车续航能力和成本的核心。

斯坦福大学的团队在标准锂金属电池的阳极上测试了它们的涂层,而锂通常是在此处形成枝晶的。 他们将其特殊涂层的阳极与其他市售组件结合在一起,制成了可运行的电池。 经过160个循环后,其锂金属电池仍提供了其第一个循环所提供的功率的85%的功率。 研究人员说,常规的锂金属电池在经过如此多的循环后可提供约30%的电量,这使它们几乎毫无用处(即使它们不会爆炸)。

该小组现在正在改进其涂层设计,以增加容量保持能力并在更多的周期内测试电池。 “在电动汽车中使用可能是最终目标,”崔说。 “商业化可能首先要从消费电子产品开始证明电池的安全性。”

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