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新研究顯示鋰金屬電池可在一小時內(nèi)完成充電

2023-02-14 10:40  來源:外媒網(wǎng)  瀏覽:  

據(jù)外媒報道,在一項新研究中,研究人員表示,快充鋰金屬電池最快可在一小時內(nèi)完成充電。

(圖片來源:加州大學(xué)圣地亞哥分校)

這要歸功于鋰金屬晶體,因其可在獨特的表面上快速均勻地形成和生長。訣竅在于使用鋰本不“喜歡”的晶體生長表面。令電池研究人員感興趣的是,“這些種子晶體生長出均勻致密的鋰金屬層”,可以減少枝晶。在電池負極上形成的枝晶,是影響快充超能密度鋰金屬電池發(fā)展的長期障礙。

該項研究由加州大學(xué)圣地亞哥分校(California San Diego)的研究人員負責(zé)。這種新方法可以使鋰金屬電池在大約一小時內(nèi)完成充電,堪比目前的鋰離子電池。加州大學(xué)圣地亞哥分校與加州大學(xué)歐文分校(UC Irvine)的成像研究人員合作,于2023年2月9日在《自然能源》雜志上發(fā)表了關(guān)于開發(fā)快速充電鋰金屬電池的進展報告。

為了生長鋰金屬晶體,研究人員用由氟化鋰和鐵制成的疏鋰納米復(fù)合材料表面,取代鋰金屬電池負極上廣泛存在的銅表面。利用這種疏鋰表面進行鋰沉積,從而形成鋰晶體種子,并生長出致密的鋰層,即使在高充電率下也是如此。其結(jié)果是實現(xiàn)可以快速充電的長循環(huán)壽命鋰金屬電池。

研究人員Ping Liu教授表示:“這項研究的發(fā)現(xiàn)在于這種特殊的納米復(fù)合材料表面。研究人員挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀念,即生長鋰晶體需要什么樣的表面。普遍的看法是,鋰在它喜歡的表面上生長得更好,即親鋰表面。在這項工作中,研究人員證明,這并不總是正確的。此次使用的是不親鋰底層,但可提供豐富的成核位置,以及快速的表面鋰運動。這兩個因素促進了晶體生長。這是通過科學(xué)洞察力來解決技術(shù)問題的一個很好的例子。”

這項新進展或?qū)⒋龠M能量密集型鋰金屬電池的廣泛應(yīng)用。這種電池的電荷密度高,在電動汽車和便攜式電子產(chǎn)品中擁有巨大的潛力。然而,為了保持電池性能并避免安全問題,充分減少鋰枝晶形成,目前鋰金屬電池的充電速度極慢。

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