控制树突揭示了可充电锂电极的秘密

想象一下您的手机只有一张纸那么薄，并且不需要近乎恒定的充电。

印第安纳大学-普渡大学印第安纳波利斯分校的机械工程学教授，IUPUI集成纳米系统开发研究所的一名研究人员Jian Xie说，这可以通过操纵电池的树枝状晶体来实现。

在最近发表在《自然能源》上的一篇论文中，谢和​​一个团队的作者-包括工程技术学院的博士后研究人员刘亚东和乐欣，研究生刘奇和博士。学生范扬(Fan Yang)-详细介绍了他们如何解决电池中锂金属电极已有数十年历史的问题。

对于电池制造商而言，如何制作可充电锂金属电极已被证明令人沮丧。这种电极将使电池的强度比目前在许多应用中使用的电池强10倍。

缺点在于树突。

树突状晶体是生长在锂金属电极内的晶体，类似于树木。随着它们在各个方向上的生长，它们最终会覆盖整个电极并使电池短路，从而使电池不再可充电。

工程师试图阻止树突的形成，但这与金属的性质背道而驰。相反，谢和他的团队允许树枝状晶体形成，但改变其生长方向，以便它们在致密堆积的层中生长，不会对电池产生不利影响。最终结果是革命性的，可实现安全充电和高容量。

谢说：“我们设计了基于电镀的工作原理，结果实验完全按照设计进行，这在我35年的研究生涯中很少见。” “这种应用的可能性是多种多样的，我们认为在未来的几年中可以进一步改进这项工作。”

锂金属电极具有最高的能量密度理论比容量，为3,863 mAh / g(毫安时/克)。相比之下，普通的石墨/硬碳电极仅为330 mAh / g。

这种突破性电池的预期应用可能包括微电子，医疗设备，电动汽车，无人机，用途，当然，还有便携式电子设备，例如手机。