控制樹突揭示了可充電鋰電極的秘密

想象一下您的手機只有一張紙那么薄，并且不需要近乎恒定的充電。

印第安納大學-普渡大學印第安納波利斯分校的機械工程學教授，IUPUI集成納米系統開發研究所的一名研究人員Jian Xie說，這可以通過操縱電池的樹枝狀晶體來實現。

在最近發表在《自然能源》上的一篇論文中，謝和??一個團隊的作者-包括工程技術學院的博士后研究人員劉亞東和樂欣，研究生劉奇和博士。學生范揚(Fan Yang)-詳細介紹了他們如何解決電池中鋰金屬電極已有數十年歷史的問題。

對于電池制造商而言，如何制作可充電鋰金屬電極已被證明令人沮喪。這種電極將使電池的強度比目前在許多應用中使用的電池強10倍。

缺點在于樹突。

樹突狀晶體是生長在鋰金屬電極內的晶體，類似于樹木。隨著它們在各個方向上的生長，它們最終會覆蓋整個電極并使電池短路，從而使電池不再可充電。

工程師試圖阻止樹突的形成，但這與金屬的性質背道而馳。相反，謝和他的團隊允許樹枝狀晶體形成，但改變其生長方向，以便它們在致密堆積的層中生長，不會對電池產生不利影響。最終結果是革命性的，可實現安全充電和高容量。

謝說：“我們設計了基于電鍍的工作原理，結果實驗完全按照設計進行，這在我35年的研究生涯中很少見。” “這種應用的可能性是多種多樣的，我們認為在未來的幾年中可以進一步改進這項工作。”

鋰金屬電極具有最高的能量密度理論比容量，為3,863 mAh / g(毫安時/克)。相比之下，普通的石墨/硬碳電極僅為330 mAh / g。

這種突破性電池的預期應用可能包括微電子，醫療設備，電動汽車，無人機，用途，當然，還有便攜式電子設備，例如手機。