超薄涂层如何开启锂金属电池的未来

一组科学家发现了一种令人惊讶的简单方法来解决阻碍下一代锂电池发展的最大问题之一。通过在电池表面添加比人类头发丝薄数千倍的超薄聚合物涂层,研究人员极大地延长了无阳极锂金属​​电池的使用寿命,这项技术被广泛视为[…]《超薄涂层如何开启锂金属电池的未来》一文首先出现在 Knowridge Science Report 上。

来源:Knowridge科学报告

一组科学家发现了一种令人惊讶的简单方法来解决阻碍下一代锂电池发展的最大问题之一。

通过在电池表面添加比人类头发丝薄数千倍的超薄聚合物涂层,研究人员极大地延长了无阳极锂金属电池的使用寿命,这项技术被广泛视为电动汽车、无人机和能源存储领域的游戏规则改变者。

这一突破来自韩国科学技术院的研究人员,并发表在《焦耳》杂志上。

这项工作由韩国科学技术院化学与生物分子工程系的 Jinwoo Lee 和 Sung Gap Im 教授领导。

无阳极锂金属电池因其简单的设计而颇具吸引力。它们不使用传统的石墨阳极,而是依靠普通的铜表面。

充电期间,锂金属直接在铜上形成。

与当今的锂离子电池相比,这种方法可以将能量密度提高 30% 至 50%,同时还降低制造复杂性和成本。

然而,这种简单性有一个严重的缺点。当锂首次沉积到裸露的铜表面时,它会与电池的液体电解质发生剧烈反应。

这会导致电解质快速消耗并形成不稳定层,称为固体电解质中间相(SEI)。

随着时间的推移,这种不稳定性会导致锂的不均匀堆积以及称为枝晶的尖锐结构的生长,从而缩短电池寿命并可能导致故障。

到目前为止,解决此问题的大多数尝试都集中在改变电解质本身。 KAIST 团队采取了不同的方法。他们没有重复重新配制电池液体,而是重新设计了损坏开始的电极表面。

使用一种称为引发化学气相沉积的技术,研究人员在铜表面涂覆了一层厚度仅为 15 纳米的均匀聚合物薄膜。这个超薄层巧妙地改变了电解质在界面处的行为。

来源:KSR。