锂离子电池已经彻底改变了移动电子设备
来源：宝鄂实业
2020-02-09 14:59
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锂离子电池已经彻底改变了移动电子设备
锂离子电池已经彻底改变了移动电子设备，并被用于新能源设备，但进一步改善生活和电力将需要新的技能。一种选择是锂金属电池，这种电池寿命更长，充电速度更快，但这种技术存在问题。锂沉积被称为枝晶，它倾向于在阳极上生长，可能形成短路，导致电池故障、火灾或爆炸。
现在，中国科学院化学研究所、中国科学院大学和中国高压科学技术研究中心的研究人员设计了一种基于碳同素异形物的膜分离器。它被称为graphdiyne，作为锂离子的过滤器，避免了枝晶的生长[Shang et al.， Material.10(2018) 191-199]。
锂金属电池在概念上与锂离子电池相似，但依赖于锂金属阳极。在放电过程中，锂金属阳极通过外部电路向阴极提供电子。然而充电时，锂沉积在阳极上。正是在这个过程中，可以形成不需要的树突。
这就是隔膜的作用。一种由超薄(10nm)石墨二乙炔(一种由琥珀酸链连接的二维六边形碳原子单层)制成的膜分离器具有重要的实用价值。石墨二乙炔不仅具有弹性和韧性，而且其化学结构也形成了均匀的孔隙网络，只允许一个锂离子通过。这调节了离子通过膜的运动，使离子的扩散高度均匀。重要的是，电池的这一特性有效地抑制了锂枝晶的生长。
领导这项研究的中国科学院化学研究所的李玉亮解释说:“锂枝晶可以稳定固体电解质界面，进而延长设备的寿命和库仑功率。”它可以避免树突状短路，然后旅行到电池安全。
研究人员认为石墨烯-二乙炔薄膜可以克服锂和其他碱金属电池所面临的一些棘手问题。
“石墨二乙炔是一种具有超共轭结构、固有带隙、天然大孔结构和半导体功能的吸气材料，这为解决该领域的严重科学问题提供了巨大的前景，”李说。
二维数据在一般实验室条件下也很简单，容易产生。
研究人员在接受记者采访时表示:“虽然还需要更多的努力来大规模提高石墨二乙炔薄膜的质量，但我们认为石墨二乙炔可能会给锂电池的安全带来严重的破坏。”
