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可使鋰電池更安全的納米級金剛石新應用

鉅大LARGE  |  點擊量:1203次  |  2019年01月13日  

近日,中美兩國科學家合作完成的一項研究顯示,向鋰電池的電解質里添加納米尺度的鉆石微粒,可以防止電池內部生成導致短路的沉積物,避免起火等事故。


這項研究由中國清華大學和美國德雷克塞爾大學等機構合作完成,論文發表在新一期英國《自然·通訊》雜志上。


鋰電池能量密度高、充放電性能好,在工業和消費電子領域用途廣泛。但如果以純金屬鋰作電極,電池內部容易生成被稱為“樹突”的樹枝狀沉積物,其尺寸大到一定程度后會造成短路。目前鋰電池一般用嵌鋰的石墨材料為電極,可減少“樹突”產生,但也大幅降低了儲能效果,僅為金屬鋰作電極的鋰電池的十分之一。


研究人員把納米鉆石添加到鋰電池電解質中,發現生成的沉積物是平滑的層狀,而不是樹枝狀。這項新成果有望在使用純鋰電極情況下抑制“樹突”生成,使鋰電池兼具安全性和高性能。


納米鉆石是極微小的鉆石顆粒,尺寸還不到頭發絲直徑的萬分之一,制造成本低廉。它們具有極為規則的結構,容易自然排列形成平滑表面。


添加了納米鉆石的鋰電池在實驗中經受了長達200小時的穩定充放電循環,對一些工業應用來說這已足夠,但如果要用于智能手機和筆記本電腦,還需進一步提高和驗證性能。

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