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锂合金/石墨烯“千层饼”开启锂电新时代

锂合金/石墨烯“千层饼”开启锂电新时代

本文摘要:“市面上常用的锂离子电池以石墨为负极,如果替换成锂金属,其容量可减少10倍。然而锂金属过于开朗,遇水易燃,生长枝晶会使电池短路,不存在相当大的安全隐患,距离确实应用于还十分很远。”13日,美国斯坦福大学材料科学与工程系教授崔屹想起10日公开发表在《大自然·纳米技术》杂志上的成果时认为,科学家仍然在找寻容量低、安全性性能好的电池电极替代品。 近日,他们课题组研发出有一种锂合金/石墨烯箔片负极,该负极的容量相似锂金属的理论体积容量,且具备出色的安全性特性。

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“市面上常用的锂离子电池以石墨为负极,如果替换成锂金属,其容量可减少10倍。然而锂金属过于开朗,遇水易燃,生长枝晶会使电池短路,不存在相当大的安全隐患,距离确实应用于还十分很远。”13日,美国斯坦福大学材料科学与工程系教授崔屹想起10日公开发表在《大自然·纳米技术》杂志上的成果时认为,科学家仍然在找寻容量低、安全性性能好的电池电极替代品。

近日,他们课题组研发出有一种锂合金/石墨烯箔片负极,该负极的容量相似锂金属的理论体积容量,且具备出色的安全性特性。论文联合第一作者、斯坦福大学博士生赵婕告诉他科技日报记者,将密切冲刷的锂合金纳米粒子包覆在大片的石墨烯片层中,可制取出有锂合金/石墨烯“千层饼”。由于锂合金本身即是体积仅次于的状态,且被局限在导电性低、化学稳定性好的石墨烯“饼”中,防止了合金负极的体积收缩和锂金属负极的枝晶生长问题。

该“千层饼”还可与高容量硫负极装配成高效、平稳、寿命长的电池,大大增加电池的能量密度和安全性性能。论文联合第一作者、斯坦福大学博士后周光敏更进一步认为,锂金属负极在空气中十分不平稳,已报导的各种包覆策略并无法彻底解决这个问题。而在这种“千层饼”结构中层层叠叠的大片石墨烯密切包覆寄居开朗的锂合金,起着了亲水性和隔气的起到,使得该丰锂负极具备较好的空气稳定性。崔屹回应,凭借其高容量、出色的循环性能和安全性特性,该锂合金/石墨烯箔片不仅在传统的锂离子电池中有应用于前景,而且未来将会作为锂金属负极替代者应用于下一代锂/空气、锂/硫电池中。


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