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锂枝晶研究新发现,助锂电更安全

本文摘要:锂离子电池常常在电极之间构成针状结构,造成电池短路,甚至引发火灾。近日,一个研究团队寻找了一种培育和仔细观察锂晶须和树枝状晶体的方法,以理解制止或避免锂晶须和树枝状晶体经常出现。宾夕法尼亚州立大学机械工程教授张素琳(SulinZhang)回应:“由于这种晶须较小,很难观测到它的温度梯度过程,也很难仔细观察到它的构成过程。 锂的极高反应活性也使得实验检测它的不存在和测量它的性质十分艰难。

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锂离子电池常常在电极之间构成针状结构,造成电池短路,甚至引发火灾。近日,一个研究团队寻找了一种培育和仔细观察锂晶须和树枝状晶体的方法,以理解制止或避免锂晶须和树枝状晶体经常出现。宾夕法尼亚州立大学机械工程教授张素琳(SulinZhang)回应:“由于这种晶须较小,很难观测到它的温度梯度过程,也很难仔细观察到它的构成过程。

锂的极高反应活性也使得实验检测它的不存在和测量它的性质十分艰难。”锂晶须和树枝状晶体是厚度仅有几百纳米的针状结构,可以从锂电近于通过液体或液体电解质向负极生长,使电池短路,甚至引起火灾。来自中国、佐治亚理工学院和宾夕法尼亚州立大学的合作团队利用二氧化碳大气在环境入射电子显微镜(ETEM)中顺利地培育出了锂晶须。

二氧化碳与锂的反应构成一层氧化物,有助平稳晶须。这项研究最近公布在《大自然-纳米技术》杂志上。论文名字是“通过现场测试-原子力显微镜说明了锂晶须的构成和生长形变的产生”。研究团队创造性地用于原子力显微镜(AFM)作为反电极,并且构建的ETEM-AFM技术需要同时光学晶须构成和测量生长形变。

如果生长形变过低,它不会击穿并毁坏固态电解质,晶须就不会之后生长,最后造成电池短路。张素琳说道:“现在我们告诉了生长形变的无限大,我们可以适当地设计液体电解质以避免这种情况。”基于锂金属的全固态电池因其更高的安全性和更加强劲的能量密度而倍受注目。

张素琳说道,这项新技术将受到机械和电化学界的青睐,并将在许多其他应用于中发挥作用。研究小组的下一步工作是仔细观察树枝状晶体在TEM下与更加现实的固态电解质构成的过程,以清楚地理解再次发生了什么。


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