鋰離子電池已經(jīng)徹底改變了移動(dòng)電子設(shè)備
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-02-09 14:59
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鋰離子電池已經(jīng)徹底改變了移動(dòng)電子設(shè)備
鋰離子電池已經(jīng)徹底改變了移動(dòng)電子設(shè)備，并被用于新能源設(shè)備，但進(jìn)一步改善生活和電力將需要新的技能。一種選擇是鋰金屬電池，這種電池壽命更長(zhǎng)，充電速度更快，但這種技術(shù)存在問題。鋰沉積被稱為枝晶，它傾向于在陽極上生長(zhǎng)，可能形成短路，導(dǎo)致電池故障、火災(zāi)或爆炸。
現(xiàn)在，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)和中國(guó)高壓科學(xué)技術(shù)研究中心的研究人員設(shè)計(jì)了一種基于碳同素異形物的膜分離器。它被稱為graphdiyne，作為鋰離子的過濾器，避免了枝晶的生長(zhǎng)[Shang et al.， Material.10(2018) 191-199]。
鋰金屬電池在概念上與鋰離子電池相似，但依賴于鋰金屬陽極。在放電過程中，鋰金屬陽極通過外部電路向陰極提供電子。然而充電時(shí)，鋰沉積在陽極上。正是在這個(gè)過程中，可以形成不需要的樹突。
這就是隔膜的作用。一種由超薄(10nm)石墨二乙炔(一種由琥珀酸鏈連接的二維六邊形碳原子單層)制成的膜分離器具有重要的實(shí)用價(jià)值。石墨二乙炔不僅具有彈性和韌性，而且其化學(xué)結(jié)構(gòu)也形成了均勻的孔隙網(wǎng)絡(luò)，只允許一個(gè)鋰離子通過。這調(diào)節(jié)了離子通過膜的運(yùn)動(dòng)，使離子的擴(kuò)散高度均勻。重要的是，電池的這一特性有效地抑制了鋰枝晶的生長(zhǎng)。
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的李玉亮解釋說:“鋰枝晶可以穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面，進(jìn)而延長(zhǎng)設(shè)備的壽命和庫侖功率。”它可以避免樹突狀短路，然后旅行到電池安全。
研究人員認(rèn)為石墨烯-二乙炔薄膜可以克服鋰和其他堿金屬電池所面臨的一些棘手問題。
“石墨二乙炔是一種具有超共軛結(jié)構(gòu)、固有帶隙、天然大孔結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體功能的吸氣材料，這為解決該領(lǐng)域的嚴(yán)重科學(xué)問題提供了巨大的前景，”李說。
二維數(shù)據(jù)在一般實(shí)驗(yàn)室條件下也很簡(jiǎn)單，容易產(chǎn)生。
研究人員在接受記者采訪時(shí)表示:“雖然還需要更多的努力來大規(guī)模提高石墨二乙炔薄膜的質(zhì)量，但我們認(rèn)為石墨二乙炔可能會(huì)給鋰電池的安全帶來嚴(yán)重的破壞。”
