“研究人员研发出新型二维电池隔膜 可使锂金属电池寿命翻倍”

在盖斯塔特新闻之前就传来的锂离子电池的能量密度已经接近饱和点。 因为这不能满足未来电动汽车等应用的诉求。 与锂离子电池相比，单位重量的锂离子金属电池可以提供两倍的能量。 但是，锂金属电池的应用存在很大的问题，在其锂金属阳极上形成枝晶锂。 这是一个小针状的结构，形状像石洞里的石笋。 这些枝状晶体持续生长直到刺穿隔膜，导致电池短路，最终损坏电池。

(图片来源:耶拿弗里德里希·希拉大学)

多年来，全世界的专家都在寻找处理这个问题的方法。 据外国媒体报道，近日，耶拿弗里德里希·席勒大学( Friedrich Schiller UNiversity Injena，波士顿大学) bu )和韦恩州立大学) wsu )的同事阻止了锂金属电池中枝晶的形成，并宣布，

在电荷转移的过程中，锂离子在阳极和阴极之间来回移动。 每次得到电子时，锂原子都会堆积，蓄积在阳极上。 在集聚部，结晶表面三维生长，形成枝晶。 这个隔膜的间隙会影响支晶核的形成。 如果离子输送更均匀，也可以不以枝晶为核。

耶拿大学教授andrey turchanin说:“所以我们把极薄的碳制二维膜应用于隔膜。 碳制二维膜的孔径小于1纳米，小于临界核尺寸。 这是因为可以防止枝晶的核形成。 锂不是形成树枝状结构，而是作为光滑的薄膜堆积在阳极上。 ”这样不仅会破坏隔膜，也不会影响电池的功能。

耶拿大学antony geore博士说:“为了测试这种做法，我们多次给安装了混合分离器的测试电池充电。 结果，即使经过数百次充电和放电循环，也没有检测出树枝状的生长。 ”

wsu的副教授leela mohana reddy arava说:“新方法的重要创新是，不改变目前电池的制造过程，只通过超薄膜稳定电极/电解质界面。 界面的稳定性是提高电化学系统性能和安全性的关键。 ”

在与现代电动汽车( ev )电池同等的重量/体积下，高能密度电池延长了ev的续航时间，延长了便携式电子设备一次充电后的续航时间。 wsu研究生院的sathish rajendran说:“与电池的其他组件相比，隔板最不受关注，但隔板上纳米厚度的二维膜影响了电池的寿命。”

研究小组相信这次的发现有可能带来新一代锂电池。 这是因为申请了专利。 下一步，探讨如何将二维膜APP整合到生产过程中。 另外，我们还想把这个发现应用到其他类型的电池上。