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别小看橡皮泥!以后锂电池安全可能靠它

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科技日报讯 (记者姜靖)橡皮泥是我们再熟悉不过的物件儿,轻轻一捏,就能捏出各种形状,用力一摔,又会迅速变硬。美国斯坦福大学教授崔屹团队正是看上了橡皮泥这种“是软是硬可随作用力大小随意切换”的个性,将它作为锂金属电池电极的保护涂层,显著提高了电池循环稳定性和安全性。相关研究成果近日发表在国际材料与化学类顶尖杂志《美国化学会杂志》(JACS)上。

论文第一作者、斯坦福大学材料科学与工程学院博士后刘凯接受科技日报记者采访时表示,电池容量取决于其电极材料的种类。现在市面上常用的锂离子电池以石墨为负极材料,如果换成锂金属,其容量可增加十倍。然而,有着锂电池“圣杯”之称的锂金属电池软肋在于:锂金属的微观形状在充放电过程中会发生剧烈变化,从而导致金属锂的锂枝晶的析出。锂枝晶不仅会降低电池的容量,还可能造成电池内短路,诱发起火和爆炸等安全事故。

崔屹团队的研究结果表明,将一层厚度仅约1微米的橡皮泥涂在锂金属表面,可以近乎完美的保护锂金属电极。在正常的充放电过程中,锂金属在电极表面均匀沉积,对橡皮泥的作用力很小。软软的橡皮泥可以很好地适应锂金属的形状和体积变化,牢牢地贴在锂的表面,起到保护涂层的作用。一旦在某些区域有锂枝晶“刺出”,橡皮泥涂层就会迅速变硬,从而有效阻挡锂枝晶的生长。“橡皮泥相当于一个智能涂层,其硬度可以随着锂金属的变化而迅速做出反馈。”刘凯说。

崔屹告诉记者,这种智能刺激响应涂层为锂电池研发提出了一个全新的概念。

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