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美国科学家用液态晶体当电池电解质 可让电池更安全、更持久

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58京牌 在锂离子电池充放电过程中,枝晶是一种具有破坏性的副产品。此类微小的沉淀物会在电池的阳极和阴极之间产生,随着时间的推移而不断堆积,最终缩短电池的寿命,更可怕的是,可能会导致电池起火。因此,为了寻求更安全、更持久的电池,尤其是用于、卡车和飞机的电池,研究人员一直在探索抑制枝晶形成的方法。

(图片来源:phys.org)

,美国卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员发现,电池中可以使用液态晶体作为电解质,并采用锂金属阳极,从而抑制枝晶生长。液态晶体是一种新型材料,具有与传统液体和固态不同的特性,而能够抑制枝晶是因为液态晶体的分子倾向于排列得十分有序。

该研究团队还提出选择液态晶体作为电池电解质的各种设计标准,而此类电解质能够让锂金属电池运转良好。

该研究的首席作者Zeeshan Ahmad表示:“提升电池的能量密度对于实现交通运输的大规模电气化至关重要,虽然锂金属阳极是一种很有发展前途的方法,可以提高电池的能量密度,但是枝晶的形成又导致锂金属阳极受到安全性和循环寿命不足的困扰。”

此次发现基于该研究团队之前的研究,此前他们曾利用固态电解质抑制枝晶生长。不过,虽然固态电解质在抑制枝晶生长方面表现很好,但其具有较慢的锂离子电导率,并不能轻易地集成到目前的锂离子电池中。另一方面,液态电解质虽然电导率较快,却不能很好地抑制枝晶。

而液态晶体材料却介于固态电解质和液态电解质之间,因为他们的排列具有某种定向顺序,不过不是像固态电解质的位置顺序。此外,液态静态材料很容易就可集成到目前的锂离子电池中,而且更安全,还自带抑制枝晶的特点。

不过,液态晶体还有一个缺点,即稳定性不如目前的液态电解质。研究人员的下一步是进一步测试该款液态晶体材料,使其能够满足未来电池的所有设计标准。

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