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锂枝晶研究新突破 有助于制造出更安全更高效的电池
2020-01-10 17:45:09 来源：前瞻网 阅读量：2.07万
锂离子电池通常会在电极之间形成针状结构，这会使电池短路，有时会引起火灾。现在，一个国际研究人员团队找到了一种培养和观察这些结构的方法，以了解阻止或防止其出现的方法。
“由于晶须很小，因此很难检测到晶须的成核并观察其生长。” 宾夕法尼亚州立大学机械工程学教授Sulin Zhang说，“锂的极高反应活性也使得很难通过实验检查其存在和测量其性能。”
锂晶须和树枝状晶体是厚度仅几百纳米的针状结构，可以从锂电极通过液体或固体电解质向正极生长，使电池短路，有时引起火灾。
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气氛，在环境透射电子显微镜(ETEM)中成功培养出了锂晶须。二氧化碳与锂的反应形成有助于稳定晶须的氧化物层。
他们在本周的《自然·纳米技术》杂志上发表了其研究结果。该论文是“通过原位ETEM-AFM揭示锂晶须的生长和应力产生”。
该团队创造性地使用原子力显微镜(AFM)尖端作为对电极，集成的ETEM-AFM技术允许同时对晶须生长进行成像并测量生长应力。 如果生长应力过高，它将渗透并破坏固体电解质，并使晶须继续生长，最终使电池短路。
Sulin Zhang说：“现在我们知道了生长应力的极限，我们可以相应地设计固体电解质以防止这种情况。” 基于锂金属的全固态电池因其更高的安全性和更强的能量密度而备受青睐。
Sulin Zhang说，这项新技术将受到机械和电化学界的欢迎，并将在许多其他应用中发挥作用。
研究小组的下一步工作是观察树枝状晶体在TEM下与更真实的固态电解质形成的过程，以确切地了解发生了什么。
原文出处：https://phys.org/news/2020-01-method-lithium-dendrites-safer-batteries.html
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