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中美科学家发现更安全的锂电池配方:添点“钻石”

http://dagoum.cn | 2019/10/9 16:36:05

锂电池广泛运用在手机、笔记本电脑等移动设备之中,由于电池短路造成移动设备引燃等危险事件也在不断增多。中美两国科学家共同合作完成了一项新研究,他们在锂电池的电解质内添加了纳米级的钻石微粒,以防止电池内部生成导致短路的沉积物,避免因电池短路引起的火灾事故。

锂电池能量密度高、放电性能好,在工业和消费电子领域用途广泛。但如果以纯金属锂作电极,电池内部容易生成被称为“树突”的树枝状沉积物,其尺寸大到一定程度后会造成短路。而大多数锂电池采用嵌锂的石墨材料作为电极,虽然在一定程度上减少了“树突”的发生,但也大大降低了锂电池的储能效果(仅为金属锂作为电极的锂电池的十分之一)。

研究人员这次在锂电池电解质中加入了纳米级的钻石,他们发现电池内部生成的沉积物是平滑的层状而并非“树突”,这个新发现有望在使用纯锂金属作为电极时抑制“树突”的发生,从而让锂电池都能发挥更好的安全性和高效性。

据了解,纳米级钻石是极微小的钻石颗粒,尺寸不及头发丝直径的万分之一,而它们的制造成本也很低廉,并具有非常规则的结构,容易自然排列成为平滑的表面。研究人员在试验中使用了添加纳米级钻石的锂电池做了200小时的充放电循环试验,试验结果显示该技术在一些工业应用应该是足够的,遗憾的是要用在智能手机或者笔记本电脑中,还需要进一步验证性能。

目前这项研究发表在新一期的《自然通讯》杂志中,该研究由中国清华大学和美国德雷克塞尔大学等机构共同完成。


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