據(jù)外媒報(bào)道，盡管鋰金屬電池擁有大容量、低氧化還原電勢（low redox potential）等理論上的優(yōu)勢，但在實(shí)際應(yīng)用中，鋰金屬陽極容易出現(xiàn)增生 鋰晶枝（Dendritic growth of lithium）。

伊利諾大學(xué)芝加哥分校（University of Illinois at Chicago）的研究人員與美國德州農(nóng)工大學(xué)（Texas A&M University）的同事們采用3D石墨烯氧化物納米保形涂層（3D conformal graphene oxide nanosheet coating，GOn），并將其置入玻璃纖維隔板（glass fiber separator）的織物結(jié)構(gòu)內(nèi)，允許鋰離子在該結(jié)構(gòu)內(nèi)的靈活移動(dòng)，同時(shí)抑制鋰晶枝的形成。

其研究成果發(fā)布在期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）中，宣稱鋰金屬電池陽極的使用壽命及穩(wěn)定性得到了“顯著提升（remarkably enhanced）”。從頭算分子動(dòng)力學(xué)（Ab initio molecular dynamics，AIMD）模擬結(jié)果表明，鋰離子最初將被親鋰（lithiophilic GOn）吸收，然后通過缺損空位（缺位，defect sites）擴(kuò)散，從而延遲鋰（離子）遷移（Li transfer），旨在消除“末端效應(yīng)（tip effect）”，防止生成均勻鋰成核（homogeneous Li nucleation）。

同時(shí)，在AIMD模擬期間，碳碳鍵（C—C bonds）的破裂將創(chuàng)建更多的途徑，加快鋰離子傳輸?shù)乃俣取４送?，相場建模（phase-field modeling）證明，若GOn機(jī)械剛性涂層的缺陷尺寸（defect size）處于合適值時(shí)——小于25納米，可阻止鋰的各向異性生長（anisotropic growth）。該研究團(tuán)隊(duì)表示，相較于采用2D材料來抑制鋰晶枝，其研究無疑邁進(jìn)了一大步。

該項(xiàng)研究獲得了美國國家科學(xué)基金會（National Science Foundation）授權(quán)的DMR-1620901及美國能源部授權(quán)的DE-EE0007766資金補(bǔ)助。（本文圖片選自greencarcongress.com）

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >