更安全、更持久的从金属锂电池智能手机

赖斯大学的研究小组在克服了金属锂的问题建立树突在电池使用时。他们设计了一种新型电极石墨碳纳米管组成的混合以前所未有的锂存储容量,目前正在测试一个完整的电池中试规模。

对于便携式电子设备充电,我们通常采取锂离子电池(李)。这些充电设备依靠纳入李离子电极材料,这一过程被称为欧洲杯足球竞彩夹层。

的能量,可以存储在夹层化合物是有限的。“锂离子电池已经改变了世界,毫无疑问”,化学家James说,目前的研究”,但他们一样好。手机的电池不会持续下去直到新技术。”

一个很有前景的新技术,它克服了这个问题,所谓的李金属电池的电极是基于金属。理论上他们可以提供十倍比李离子设备的能力。

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然而,电池操作期间,李金属形成树突和其他不稳定的结构。树突是小细长的分支结构,从电极的电解液电池。过了一段时间,他们可以达到对电极,并创建一个短路,导致电池会失败,在最坏的情况下着火或爆炸。

赖斯大学的研究人员已经发现了一个解决树突的问题:他们发现李金属可以存储为graphene-carbon纳米管阳极涂层。

在电池运行过程中,涂层会反复应用,剥夺了所以没有树突的形成可以发生。使用这种技术,手机可能会在未来持续时间更长和更快。这项研究最近发表在高影响力杂志上ACS Nano。

基于graphene-carbon纳米管电极混合防止树突

小说的graphene-carbon纳米管电极是基于一种混合的石墨烯和碳纳米管。更准确地说,开着他们的一个中空的纳米管是国共价键的薄的石墨烯片,看起来有点像一个nanoforest。

虽然莱斯大学研究小组已经开发了这种材料五年前,他们才意识到其潜在Raji Adbul-Rahman在2014年的一天,一位前在实验室博士生和当前的研究的第一作者,开始尝试与金属锂和混合nanoforest。

“我认为锂金属必须镀电极而分析实验的结果进行存储锂离子在阳极材料结合锂钴氧化物阴极在一个完整的细胞”,Raji说。当他们看着细胞的电压概要文件,他们注意到非常平坦。“在那一刻,我们知道我们发现了一些特别的东西。”

一周后,Raji和合作者罗德里戈Villegas萨尔,大米博士后研究员,在显微镜下仔细看看材料。令他们吃惊的是,他们发现李金属时没有形成任何树突存入一个独立的阳极的混合nanoforest。“我们惊讶的发现没有树突增长,和其余的历史”,Raji说。

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前所未有的锂电池容量使得小说持续时间更长

在混合材料,科学家们观察到锂存储容量3351毫安时每克,这是接近理论最大值,在锂离子电池的十倍。

这些优越的性能是由于高表面积和低密度nanoforest混合动力车。这意味着有很多空间nanoforest表面涂层李当电池的指控。巡演解释说,这种材料,体积最大。

该研究小组接着测试sulphur-based阴极阳极在一个完整的电池。“许多人只做电池研究使阳极,因为整个包要困难得多”,旅游说。“我们必须开发一个相称的阴极技术基于硫以适应这些ultrahigh-capacity锂阳极在第一代系统。”

测试完整的电池时,他们发现它保留80%的初始容量在500年之后的充放电循环。这对应于大约两年的正常使用手机,这是对所有手机用户非常有前途的消息。

如果小说电池可以在市场上尚不清楚,但研究小组已经采取了下一步。旅游:“我们生产这些完整的电池,阴极和阳极,在试点范围内,他们正在测试。”

来源:

1. (2017)与近最大金属锂电池存储,ACS Nano, doi: 10.1021 / acsnano.7b02731。
2. 理论物理。Org (2017) Graphene-nanotube混合增强锂金属电池,可以在https://phys.org/news/2017-05-graphene-nanotube-hybrid-boosts-lithium-metal.html 19/05/2017(评估)。
3. 图片来源:Shutterstock.com/JevantoProductions

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