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“錫晶須”使鋰離子電池容量提高三倍

鉅大LARGE  |  點擊量:765次  |  2021年09月13日  

用可控制方式培育錫晶須,不僅不會導致短路,而且可以容納大量的鋰離子,提高電池存儲容量。


錫陽極創始人格蘭特諾頓(GrantNorton)教授和學生,大衛麥凱(DavidMackay)。來源:華盛頓州立大學


60多年來,電氣工程師一直在努力減少錫晶須問題。因為生長在鍍錫電子產品上,這種針狀結構可以達到十毫米長,而且可能導致短路。美國華盛頓州立大學(WashingtonStateUniversity)的格蘭特諾頓教授不是試圖消除它們,而是尋找一些方式來培育它們,但要采用一種可控制的方式。他的研究創造了錫電池負極,他聲稱,這種電極可以使鋰離子電池的容量提高三倍。


通常情況下,鋰離子電池的陽極是由石墨制成。當電池正在充電時,鋰離子從陰極移動到陽極,陽極可容納的離子量越大,電池可以存儲的能量就越多。一旦電池被使用,這些離子就和創造一種電子電路,因為它們會返回陰極,在這個過程中就會放電的。


這種晶須用于陽極,來源:華盛頓大學

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諾頓和博士后研究員烏托拉撒哈姆(UttaraSahaym)最初只是想減少錫晶須,當時他們意識到,這些錫晶須實際上可能是有用的。這些納米針(或稱晶須)隨后會用于錫陽極,要在銅箔上直接培育,使用的是標準的電鍍工藝。據報道指出,這種錫陽極相當便宜就可生產,勝過傳統石墨陽極。


錫晶須用于陽極


然而,更重要的是,實驗室測試還表明,錫陽極供應了近三倍的能量儲存容量,這是比較石墨電極而言,這是因為晶須豐富的表面積,這就可以容納大量的鋰離子。此外,電池采用錫陽極,充電更迅速,循環次數比現有的鋰離子電池高很多倍。


諾頓和他的同事們現在正在制備和測試這種電池,就使用他們的新陽極。他們的技術已經申請專利,希望在一年內商業化。電池采用這種錫陽極,與傳統電池相比,應該沒有形狀或尺寸上的變化,因此兼容一些設備,應該不是問題。


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