SEAS资料科学副教授、该论文的资深作者Xin Li说,“锂金属阳极电池被认为是电池的圣杯,因为它们的容量是商用石墨阳极的十倍,能够大幅度添加电动汽车的行进间隔。咱们的研讨是朝着工业和商业运用中更有用的
众所周知,规划这些电池的最大应战之一是阳极外表枝晶的构成。这些结构像根相同成长在电解液中,并刺穿别离阳极和阴极的屏障,导致电池短路乃至着火。
2021年,Li和他的团队经过规划一种多层电池,在阳极和阴极之间夹入不同稳定性的不相同的资料,供给了一种处理枝晶的办法。这种多层、多资料的规划不是经过彻底阻挠锂枝晶的浸透,而是经过操控和包括它们来阻挠锂枝晶的浸透。
在这项新研讨中,该团队经过在阳极中运用微米巨细的硅颗粒来缩短锂化反响,并促进厚层锂金属的均匀电镀,然后阻挠枝晶的构成。
在这种规划中,当锂离子在充电进程中从阴极移动到阳极时,锂化反响在浅外表受到限制,离子附着在硅颗粒的外表,但不会进一步浸透。
这与液态锂离子电池的化学性质显着不同,液态锂离子经过深度锂化反响浸透,终究损坏阳极中的硅颗粒。而在中,硅外表的离子被紧缩,并阅历锂化的动态进程,在硅芯周围构成锂金属镀层。
Li说,“在咱们的规划中,锂金属被包裹在硅颗粒周围。这些被涂覆的颗粒构成了一个均匀的外表,电流密度均匀分布,避免了枝晶的成长。并且,因为电镀和剥离能够在平整的外表上快速产生,电池只需10分钟就能够完结充电。”
在试验中,研讨人员制作了一个邮票巨细的袋式电池,比大大都大学试验室制作的硬币电池大10到20倍。这种电池在6000次循环后仍能坚持80%的容量,优于当今市场上的其他袋式电池。
据悉,这项技能已经过哈佛技能发展办公室授权给电池技能公司Adden Energy。该公司已将这项技能扩大到制作智能手机巨细的袋式电池。