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科学的过程很少是一帆风顺的,欧洲杯线上买球但是莱斯大学的一项新研究表明,用胶带等日常用品做实验可以带来能源技术的突破。
一个棘手的问题阻碍了锂金属阳极(LMA)电池的发展。在电池的生命周期中,非活性锂和锂“枝晶”(会导致电池短路的尖状突起)的积累可能会导致短路、热失控和效率损失。
现在,莱斯大学的研究人员可能已经找到了解决这类问题的新方法。该团队已经找到了一种将胶带转化为硅氧化物薄膜的方法,这种薄膜可以通过保护产生问题的锂阳极来解决这些问题。该团队使用的技术与生产石墨烯薄片的技术相似。
该团队利用标准工业红外激光切割器将市售的硅氧烷基胶带转化为多孔氧化硅涂层。研究人员增加了衍生自带胶带的聚酰亚胺的背衬的微量激光诱导的石墨烯。氧化硅层直接沉积在电池的集电器上,提供IT保护,保持效率和抑制不需要的锂的形成。
详细的莱斯大学研究人员的发现发表在该杂志上先进的材料。欧洲杯足球竞彩
除了保持锂电池的效率,用激光形成的硅氧化膜避免使用有毒的有机溶剂和需要长时间的干燥时间。
该开发可能是锂电池市场的显着提升。这些电池已经着名,寿命长,提供比替代电池更高的功率密度。锂是高反应性的事实是,这种类型的细胞通过锂离子技术在许多领域逐渐被替换。然而,这种发展可以转动开关全循环,将锂金属电池带回最前沿。
与锂离子电池的缺点是用石墨定量给它们,将它们与锂金属电池区分开来使它们变得非常重。这意味着带纯锂金属的电池待更轻,是一种用于技术的繁荣,作为手机和其他紧凑的技术,以及汽车和其他车辆。
将粘带引入锂金属电池的技术
研究人员将激光粘在胶带上以实现锂金属电池的功能的灵感来自于之前使用商用胶带生产激光诱导石墨烯独立薄膜的尝试。
在实验中,材料科学家们发现,他们不仅可以生产石墨烯,而且还可以从胶带的一侧回收一层泡沫状的半透明薄膜。
该团队将胶带粘在电流收集器上,并用激光照射多次后形成了这一层。这种激光照射的效果是将胶带的温度提高到大约2000⁰C,导致导体周围形成一层主要由硅和氧构成的多孔涂层。还有少量的碳。
该团队意识到他们创造的泡沫副产品可以应用于锂金属电池,因为它浸泡并释放锂而不形成树枝状体。这些树枝状物电池可能是锂金属电池的重大问题,在极端情况下,可能会导致火灾,提出主要的安全危险。因此,任何消除它们的方法都是这种技术的必要突破。
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锂金属电池和锂离子电池存在的另一个问题是在充电/充电周期中锂阳极的解体。这导致锂离子聚集在阴极,严重限制了电池的寿命。莱斯大学的研究人员发现,当电流集电极被激光诱导的氧化硅覆盖时,就不会发生击穿。
锂阳极——电池技术的未来
研究小组认为,这项突破可以改善锂金属电池和广泛使用的锂离子电池的主要区别在于,后者的锂离子被插入石墨层中,由六个碳原子密封一个锂离子。当电池不断充电时,它们就脱离了这种石墨结构。
锂金属电池消除了对石墨的需求,允许锂离子直接从阳极穿梭。这就产生了比石墨-锂离子电池高10倍的容量。
石墨的缺乏意味着必须向阳极中添加更多的锂来弥补电池的退化,这意味着由此产生的电池重量轻、性能高,但使用寿命短。摄制组的影片也消除了任何安全问题。
氧化硅膜的使用似乎已经否定了多余锂的使用,并将锂金属电池的寿命增加约三次。他们发现氧化硅系统导致锂金属电池,其可以经历60个电荷/充电循环,仅减少30%的容量。该团队认为,他们拥有开创性的系统可能是农村户外探险或短期需求的理想选择。
硅氧化物薄膜可以用标准的工业激光器制造,这意味着扩大其产量相对简单。这种激光技术不含有毒溶剂,可以在室温下正常气氛下进行,以确保安全。
该团队提出,用于生产这种薄膜的系统也可以用于制造可以生产金属纳米颗粒涂层和过滤器的薄膜。欧洲杯猜球平台
这项研究提供了一个例子,说明科学发展和突破是如何从最意想不到的来源产生的,比如家用物品。
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参考和进一步阅读
陈。W.,Salvatierra。r,ren。米,et al。(2020)用于无阳极锂金属电池的激光诱导硅氧化物。先进的材料。欧洲杯足球竞彩https://doi.org/10.1002/adma.202002850.
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