科学家以糖为阳极基底 发现可减少锂电池枝晶形成
2018-03-14
中国电源产业网
导语：
糖或许是人类健康杀手，但它如今也被科学家用来当作防止锂金属电池阳极枝晶生成的基底材料，为下一代高能量密度候选代表锂金属电池的主要障碍提出了解决方法。
科学家已经注意到，锂电池中的枝晶(dendrites)与出现在金属中的晶须相似。枝晶是由于电池电极表面锂沉积不均匀而形成，会造成电池容量损失、充放电效率降低、短路等问题；晶须(whisker)则是出现在电子元件中的一种现象，20世纪初真空管时期，科学家用纯锡或接近纯锡的合金作为焊料，而在有焊料的焊点上会长出晶须造成短点。
最重要的是，研究合著者/莱斯大学材料科学与纳米工程助理教授Ming Tang说，科学家知道晶须在有压应力(compressive stress)的情形下出现，却对电池循环过程中锂金属镀层也会引起压应力的机制不甚理解，而压应力与锂电池阳极的树突形成脱不了关系。虽然晶须像直线，枝晶更蜿蜒些，但两者形成机制是相似的。
基于这种理解，研究人员首先模拟在平面电镀软金属期间产生的压应力，以显示锂枝晶如何生长，实验表明，将锂金属涂覆在平坦基底上会使锂无处可去，于是它改以枝晶形式出现。
与锡相比，锂的熔点更低(180.5°C)，也就是说锂原子在室温下更具流动性，如果有压力，原子更乐意移动，这就是为什么我们可以在数小时甚至几分钟内就看到树突形成的原因。
为了解决这项问题，团队找出一种能帮助抑制锂枝晶生成的技术，糖就在这里发挥角色功能。研究人员将糖块与一种液态硅胶聚二甲基矽氧烷(PDMS)一起注入基底，然后将糖溶解，留下只剩软硅胶的三维多孔结构，就像一块可能会塌陷变形的海绵，接着覆盖一层薄铜层以传导电子，最后用锂金属填充空洞。(Source：莱斯大学)
团队于这种基底上测试，发现枝晶生长显著减少，这是因为糖溶解后，像“皱纹”的基底缓解了锂金属内部累积的压应力，电池测试也拥有200次循环后仍接近98％的库仑效率。研究目前还在持续进行，团队将对电池进行些许调整，以了解这种技术的电池是否能赶上商用门槛。论文发布在《自然-能源(nature energy)》期刊。
来源：
标签：
相关信息
MORE >>-
2025年经济形势分析和2026年经济走势预测
2025年我国经济运行总体平稳，基本实现了经济增长率的预期目标，但同时仍然面临较多问题：国际环境复杂多变，内需明显不足，房地产市场持续低迷，地方政府债务问题严峻，内卷式竞争激烈。未来一段时间，我国经济会将面临生产过剩局面。
-
阳光电源与HVDC
当 ChatGPT 每一次应答背后是成百上千颗 GPU 高速运转，当数据中心的耗电量直逼中小型城市，电源技术的升级已经不是 “选择题” 而是 “生存题”。英伟达 800 伏高压直流（HVDC）白皮书的发布，就像一声发令枪，让这个隐藏在算力背后的赛道彻底站上风口。
-
专家深度解读“钠离子电池”：走出实验室后，它能改变能源的未来吗？| 2026十大突破性技术
在元素周期表上，钠就排在锂的正下方。作为同门师兄弟，它们有着极其相似的化学性质。然而，在过去的三十年里，锂离子的光芒几乎盖过了一切，而钠离子却长期被锁在实验室的冷宫里。故事要从 20 世纪 70 年代说起。
-
“十五五”电力行业高质量发展的战略抉择——电力筑基 绿脉领航
站在“十四五”收官与“十五五”谋划的历史节点，电力行业已不再是单纯的能源供给载体，更成为支撑“双碳”目标、赋能新质生产力、保障国家安全的核心基础设施。作为新型能源体系的核心组成部分，电力行业的转型成效直接关系到经济社会高质量发展的成色。
-
2026年人工智能（AI）十大趋势
中央广播电视总台联合工信部中国电子信息产业发展研究院、中关村科学城管理委员会、武汉东湖新技术开发区管理委员会、中
国科学技术大学、华中科技大学、合肥综合性国家科学中心人工智能研究院、合肥人工智能与大数据研究院、科普中国等机构研究发布2026年人工智能十大趋势。 -
固态电池供应商备战2027：目标定好了，路线还在争
经济观察报采访多位固态电池供应商后了解到，从负极材料、电解质的技术路线分歧，到核心设备供应短缺，整个供应链距离量产目标还有不小的差距。更关键的是，部分电芯生产所需材料，目前仍停留在“真空手套箱”实验室制备阶段，不具备量产条件。
-
电源工业期刊 -
中国电源公众号
版权所有 © 中国•电源产业网 • 中国电源行业官网站长统计
中国电源产业网-新能源与电源官方网站 © Powered by SiteServer CMS
中国电源产业网网友交流群：2223934、7921477、9640496、11647415