研究：刷在电极上的粉末可防止枝晶形成 以获得高容量电池

据New Atlas报道，在科学家们为追求更好的电池而探索的许多不同设计中，锂金属是一种具有巨大潜力的结构。然而，阻碍该技术发展的一个问题是，被称为枝晶的触角状生长物的形成会迅速导致电池失效。莱斯大学的科学家们为这个问题提出了一个有希望的解决方案，其形式是可以刷在电极表面的细粉，以确保它们能继续被使用。

锂金属电池将使用纯锂金属代替石墨作为阳极，即锂电池的两个电极之一。这种材料提供了非常高的能量密度，可以使电池的充电速度更快，并提供多达10倍的容量，但到目前为止，让它们在长时间内可靠地工作已经证明是困难的。

随着电池的循环，枝晶开始在阳极上形成，并可能导致电池短路、失效或起火。我们已经看到了许多有趣的潜在解决方案，莱斯大学的科学家已经负责了不止几个，纳米管薄膜、胶带和激光处理只是最近的一些例子。

在他们的最新工作中，由化学家James Tour领导的电池科学家们试图用一种新颖的刷洗处理来解决这个问题。该技术首先对阳极进行刷洗，以创造一个有纹理的表面，然后将磷和硫制成的粉末刷入其中。这导致粉末与锂金属阳极发生反应，形成一层精细的保护膜，改变其表面能量。

“这提供了一个金属复合表面，防止锂金属从阳极流失，这是锂金属电池的一个常见问题，”Tour说。“锂金属电池的容量远远超过了传统的锂离子电池，但锂金属往往难以反复充电。”

该薄膜具有调整阳极表面的效果，以促进循环过程中更均匀的行为，从而促进电池的寿命。它在测试电池中经历了340次充电循环，看到它们比现成的电池多保留70%的容量。该薄膜在电池退化的另一个关键指标方面也表现良好，它能保持超低极化超过4000小时，比没有该薄膜的阳极长约8倍。

“这将简化高容量电池的制造，同时大大改善它们，”Tour说。“将这些粉末状固体打磨到锂金属阳极中，大大减少了可能使电池短路的枝晶形成，以及加速了材料的消耗。”

这项研究发表在《先进材料》杂志上。