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锂电池早已改变了挪动电子产品

锂电池早已改变了挪动电子产品

来源:
2021/11/16 09:31
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【摘要】:

  革新了移动电子产品吗

  锂电池已经彻底改变了移动电子设备,并被用于新能源设备,但生活和电力的进一步改善将需要新的技术。一种选择是锂金属电池,这种电池续航时间更长,充电速度更快,但这项技术存在问题。锂沉积,称为树突,倾向于在阳极生长,并可能形成短路,导致电池故障,火灾或爆炸。

  目前,中国科学院化学研究所、中国科学院大学和中国高压科学技术研究中心的研究人员设计了一种基于碳同素体的膜分离器。它被称为石墨烯,作为锂离子的过滤器,防止树枝晶生长[Shangetal。Material.10(2018) 191 - 199]。

  锂金属电池在概念上与锂电池相似,但依赖于锂金属阳极。在放电过程中,锂阳极通过外部电路向阴极提供电子。然而,充电时,锂会沉积在阳极上。在这个过程中,不需要的树突就会形成。

  这就是隔膜的作用。用超薄(10nm)石墨二乙炔(由琥珀酸链连接的二维六方碳原子单层)制成的膜分离器具有重要的实用价值。石墨二乙炔不仅具有弹性和韧性,而且其化学结构还形成了一个均匀的孔隙网络,只允许一个锂离子通过。这调节了离子通过膜的运动,导致离子的高度均匀扩散。重要的是,这种特性有效地抑制了锂枝晶的生长。

  领导这项研究的中国科学院化学研究所的李玉良解释说,锂树突可以稳定固体电解质界面,从而延长设备的寿命和库仑功率。防止树枝状短路,安全到达电池。

  研究人员认为,石墨烯-二乙炔薄膜可以克服锂电池和其他碱金属电池面临的一些棘手问题。

  李说,石墨二乙炔是一种具有超共轭结构、固有带隙、天然大孔结构和半导体功能的吸气材料,它为解决该领域的重大科学问题提供了巨大的前景。

  二维数据也很简单,在一般实验室条件下很容易获得。

  研究人员告诉记者,虽然还需要做更多的工作来大规模提高石墨-二乙炔薄膜的质量,但我们相信石墨-二乙炔可能对锂电池的安全性有严重影响。

 

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