鋰金屬電池,可容納10倍充電的鋰離子電池相比,目前我們的手機,筆記本電腦和汽車——還沒有商業化,因為一個致命的缺陷:由於這些電池充放電鋰電極上沉積不均勻。 這種累積削減這些電池的生命太短,使它們可行,更重要的是,可以使電池短路和著火。
現在,研究人員已經開發出一種解決這個問題的石墨烯氧化物塗層“納米薄片”,在兩個電極之間的鋰金屬電池,防止鍍層不均並允許鋰電池安全功能的充電/放電循環。研究結果表明,二維材料,在這種情況下,石墨烯氧化物,可以幫助調節鋰沉積的方式擴展了鋰金屬電池.
鋰金屬電池非常有用,因為他們的高能量密度和相對較輕的重量比傳統電池。 然而,在許多充放電週期,建立不均勻的鋰電池的鋰金屬電極在一個分支或“樹突”模式,最終導致電池去死。 如果樹突增長通過電解質溶液接觸另一個電極,那麼電池可能經歷一個災難性事件——換句話說,發生爆炸或火災。
在鋰離子電池,放在電解液分離器。 通常由多孔聚合物或玻璃陶瓷纖維分離器允許鋰離子流過,同時使其他組件屏蔽防止電器短路,從而導致火災。
但是可以使用一種修改分離鋰金屬電池調節鋰離子的流動控制鋰沉積的速度,看他們是否可以防止樹突形成。玻璃纖維分離器與氧化石墨烯,產生所謂納米薄片。
利用掃描電子顯微鏡和其他成像技術,研究人員表明,當納米薄片用於鋰金屬電池,鋰形成的均勻薄膜鋰電極的表面,實際上提高了電池的功能,使電池更安全,。鋰離子連著氧化石墨烯,然後通過納米缺陷表領域擴散。這延遲通過鋰離子足以防止樹突的形成沉積的鋰電極。
納米薄片減緩通過鋰離子足以允許更多的均勻鍍在鋰離子在電極的表面,這有助於保護電池壽命, 相場模型計算的結果證明氧化石墨烯也可以抑制鋰樹突的生長。二維石墨烯氧化物材料能夠阻礙樹突的形成通過改變鋰離子擴散的速率通過石墨烯氧化物層這方法具有很高的工業應用潛力和可伸縮性。
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