中国学者提出抑制锂枝晶生长新办法，可否提高锂电池寿命和安全性呢
来源：宝鄂实业
2019-03-15 11:59
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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。
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。电池这东西，自出现到现在已经更新换代好多了。而在目前，应用在移动电子设备上的一般都是锂电池。相比较市面上的其它种类的电池，同等单位内锂电池可以储存更多的能量，而且比较稳定。就算放着不用，本身放电也不多，重量又轻，寿命又长。集众多优点于一身，所以应用特别的广泛，各行各业都能够看见。但是，在常规潜艇上却是不使用锂电池的。锂电池的优势不是很明显吗，为什么不使用呢？
这其中的原因主要是以下几个方面：一个是成本，虽然说锂电池可以储存更多的能量，但是相同电量的锂电池制造成本是目前装配的铅酸电池的4倍以上，按照潜艇需要装备几十吨的量，那可是一笔大资金呀。还有就是使用寿命了，虽然说锂电池寿命长，但是那是在遵循满放满充的原则下的，军舰自然难以做到，要根据任务调配，这样安装的锂电池的寿命还不如其它的电池。最重要的一点就是安全性了，那就是锂电池容易爆炸。这是因为锂电池在充放电时会放热，不进行引导就容易爆炸。而潜艇是个密闭的空间，如果用海水冷却在战时就容易被敌军发现。所以，在这些因素的共同作用下，潜艇就没采用锂电池，而是铅酸电池。
不过，目前已经在研制新型的适用潜艇的锂电池了，估计在不久之后，也能在潜艇上看见锂电池的身影了。
