2018年01月03日 | 研究团队采用空腔二氧化硅微球结构抑制锂枝晶生长

2018-01-03 来源：盖世汽车

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据外媒报道，美国化学学会期刊（ACS journal）《纳米快报》发表了一篇论文，研究人员采用空腔二氧化硅微球（hollow silica microspheres）结构，用于容纳锂离子，其碳纳米管内心可抑制枝晶生长（dendrite growth）。由于枝晶生长被抑制，在进行200多次充放电后，其电极仍能保持高速镀/汽提效率高达99%。

锂金属电池（lithium metal batteries，LMBs）获得业内的极大关注，因为其能量密度较高。在锂金属电池中，锂金属的比容量高（3860 mA h g−1），相较于标准款氢电极（hydrogen electrode），而电化电势低（−3.04 V）。因此，锂是一款理想的阳极材料。

然而，锂沉降不均匀会导致枝晶生长，使电池的充放电效率（循环效率，cycling efficiency）减弱，乃至电池内部出现短路，从而引发电池故障及安全风险。

最近，业内提议采用电解液添加剂（electrolyte additives）、稳定的界面层（stable interfacial layers）及修饰电极（modified electrodes）等多种方式，旨在解决锂金属阳极的关键性问题。现已证实，利用架构调整锂枝晶积聚是最高效的方式。

尽管非均质结构（heterogeneous structure）在调节沉积行为（deposition behavior）中发挥着重要作用，但锂金属的精细管控机制受限于电泳条件（deposition conditions），如：沉积性能（deposition capacity）及电流密度（current density）。因此，若沉积性能过高，需要改进该款非均质结构，需要引导，使其均匀沉淀法。

该团队设计了复合微型笼式结构（composite microcage），搭配碳纳米管内心（carbon nanotube core）及多孔硅护层（porous silica sheath）。复合微型笼式结构可容纳锂金属，其非均质结构可被用作锂离子捕获器（trapper）。

在实验过程中，研究团队发现能高效地截留锂金属，其电化学性能（electrochemical performance）极佳。

锂金属电池空腔二氧化硅微球锂枝晶

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