2020年7月15日
在莱斯大学的一个实验室里，有趣的科学正在研究如何改进电池技术。欧洲杯线上买球
Rice的化学家James Tour和他的同事们使用了类似于他们开发激光诱导石墨烯的技术，将胶带变成了硅氧化物薄膜，取代了锂金属电池中麻烦的阳极。
在“先进材料”的研究中，研究人员使欧洲杯足球竞彩用红外激光切割机将商用胶带的硅基粘合剂转换成多孔的氧化硅涂层，并与胶带的聚酰亚胺基片上的少量激光诱导石墨烯混合。该保护氧化硅层直接在电池的集流器上形成。
图尔说，使用胶带的想法来自于以前尝试生产激光诱导石墨烯的独立薄膜。与纯聚酰亚胺薄膜不同，这种胶带不仅从聚酰亚胺衬底上产生了激光诱导的石墨烯，而且还在粘合剂所在的地方产生了半透明薄膜。这引起了研究人员的好奇心，并导致了进一步的实验。
当他们将胶带粘在铜集流器上，并多次激光将其温度迅速提高到2300开尔文(3680华氏度)时，就形成了这一层。这就产生了一种多孔涂层，主要由硅和氧组成，并以石墨烯的形式与少量的碳结合。
在实验中，泡沫薄膜似乎可以吸收和释放锂金属，但不会形成树突(尖刺状突起)，树突会导致电池短路，并可能引发火灾。研究人员指出，在裸电流收集器的电池充放电周期中，锂金属倾向于快速降解，但在涂有激光诱导的硅氧化物(LI-SiO)的阳极中，没有观察到这样的问题。
“在传统的锂离子电池中，锂离子在充电时插入到石墨结构中，在电池放电时脱插入，”该研究的第一作者、莱斯大学研究生陈伟银说。“当石墨的容量被充分利用时，六个碳原子被用来存储一个锂原子。
“但在锂金属阳极中，不使用石墨，”他说。“当电池放电时，锂离子直接从金属阳极表面穿梭。锂金属阳极被认为是未来电池发展的关键技术，一旦其安全性和性能问题得到解决。”
锂金属阳极的容量比传统的石墨-锂离子电池高出10倍。但是缺乏石墨的锂金属电池通常使用过量的金属锂来补偿阳极表面氧化造成的损失，Tour说。
“当阳极中没有多余的锂金属时，它们通常会快速降解，产生循环寿命非常有限的电池，”该研究的共同作者Rodrigo Salvatierra说，他是Tour实验室的一名来访学者。“从好的方面来看，这些‘无阳极’电池变得更轻，性能更好，但使用寿命较短。”
研究人员指出，LI-SiO电池的寿命是其他零过剩锂金属电池的三倍。LI-SiO涂层电池可进行60次充放电循环，同时保留70%的容量。
图尔表示，这可能使锂金属电池适合作为户外探险用的高性能电池，或农村地区短期断电时的大容量存储电池。
使用标准的工业激光器将使工业规模扩大到大面积生产。图尔说，这种方法速度快，不需要溶剂，可以在室温和室温下进行。他说，这项技术还可以生产支持金属纳米颗粒、保护涂层和过滤器的薄膜。欧洲杯猜球平台
共同作者是研究生任慕青和陈金航以及博士后研究员Michael Stanford。Tour是T.T.和W.F. Chao化学讲座教授，同时也是莱斯大学计算机科学、材料科学和纳米工程教授。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
空军科研办公室支持该项目。
来源:https://www.rice.edu/