学者提出抑制锂枝晶生长新办法，提高锂电池寿命和安全性
来源：宝鄂实业
2019-04-01 11:48
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随着便携式电子设备及电动汽车的快速发展，人们除了追求锂电池的大容量和充放电速度外，更关心的是锂电池的安全性。屡屡发生的锂电池爆炸事件难免让人神经紧绷。
从科学层面而言，锂电池爆炸的原因通常是电极表面锂沉积不均匀导致“枝晶”（dendrites）生长，使得电池的充放电效率降低，甚至电池内部出现短路，从而引发电池故障或安全隐患。科学家们都在试图找到解决方案。日前，中国学者提出采用一种微球（microspheres）结构捕获锂，来限制锂沉积和抑制枝晶生长（dendrite growth）。
由于枝晶生长受到抑制，所以在经过200多次充放电后，电极仍能保持99%的高电镀/剥离效率，这不仅有助于延长锂电池的寿命，也可有效提高安全性。
上述研究来自中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室的研究员郭玉国的研究团队。该研究已于日前在美国化学学会期刊的《纳米快报》（
郭玉国团队提出的具体方法是，通过微球结构（microsphere）来俘获锂，以限制其沉积并抑制枝晶生长。其所制备的微球为碳纳米管和多孔二氧化硅保护层的复合材料，实验证明，这种结构的复合材料对于控制锂沉积行为是十分有效的。另外，绝缘涂层还可防止电子集中流动并减少形成“热点”的可能性。
据了解，郭少军课题组通过借鉴自然界中蚁穴结构能够快速交换空气的特点，设计出了一种有特殊官能团修饰的二氧化硅为骨架的离子凝胶电解质。这种仿生离子凝胶电解质具有快速传输锂离子的能力，而且能够在金属锂负极表面自发地形成颗粒富集层，从而有效地抑制锂枝晶的生长。该成果为利用仿生概念设计高性能的金属锂电池提供了一种新思路。
郭玉国团队认为，此研究为锂金属电极的设计提供了新的思路，可加快锂电池的实际应用。
此前，在解决锂电池这一安全问题时，业内多采用的是电解液添加剂、稳定的界面以及修饰电极等多种方式。有实验证明，采用架构调整锂枝晶积聚是最高效的方式。
1、干电池
干电池也成为伏打电池，伏打电池就是说由多组圆型板子成对出现并按照一定顺序堆积而成，圆板上有两种不同的金属板，阶层之间有一层布，起到导电作用，干电池就是根据这种原理制作而成，干电池内部有一种糊状的物质，有些是明胶。因此它的电解液是糊状的，并且这种电池一次性电池，放完电后不能再充电，锌锰干电池的电动势为1.5V，如果给手机充电的话至少需要多节干电池。
我们经常看到的是五号和七号电池，一号电池和二号电池用的相对少一点，这种电池主要是在无线鼠标、闹钟、电动玩具、计算机、收音机方面应用比较多，我们对南孚电池再熟悉不过，这是福建一家著名电池企业。
2、锂电池
而锂电池内部的溶液是非水电解质溶液，负极材料是由锂金属或锂合金，因此与干电池区别是电池内部反应物质不同，同时充电特性不同，锂电池可以循环充电。锂电池一般有锂金属电池以及锂离子电池两种，这种电池在手机、电动车、家用小电器上、手机、笔记本、电动剃须刀等大量应用，比干电池应用更广泛。
锂电池与干电池对比特点：
1、干电池属于一次性电池，锂电池属于可充电电池，可多次循环充电，且无记忆，不需根据电量多少，随充随用；
2、干电池污染厉害，以前很多电池都含汞、铅等重金属，对环境污染严重，因为属于一次性电池，很快用完就丢掉，但是锂电池不含有害金属；
3、锂电池还有快速充电功能，循环寿命也很高，这是干电池无法企及的，并且现在很多锂电池内部都会有保护电路。
