鋰電池是筆記本電腦,智能手機和電動汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。鋰電池的負(fù)極通常由石墨或類似的碳基材料制成。但由于其重量和能量密度,電池的性能受到碳基材料限制。現(xiàn)在,研究重點是開發(fā)鋰金屬陽極,因為如果開發(fā)成功,它們將使電池容量增加五到十倍。鋰金屬負(fù)極也比目前使用的負(fù)極更輕,更便宜。
然而,鋰金屬作為負(fù)極又一個很嚴(yán)重的弊端:在充電循環(huán)期間,鋰會不可控制地生長樹枝狀的金屬,看起來像樹芽的微觀纖維結(jié)構(gòu)。這是一個問題,因為這些樹突降低了電池性能,并且可能會刺破隔膜造成內(nèi)部短路并著火甚至爆炸。
甲基紫精涂層的發(fā)展有可能徹底改變鋰金屬電池的使用壽命。該涂層消除了枝晶生長,使其電池壽命提高了電池壽命的三倍以上。涂層可以在充電狀態(tài)時溶解在電解質(zhì)中。當(dāng)分子遇到鋰金屬時,它們被還原出來,并在金屬電極上形成穩(wěn)定的涂層。甲基紫精的成本非常低,可以大批量的生產(chǎn)。
“這有可能改變未來,”UC Riverside化學(xué)助理教授王超說,他也是本文的主要作者:“低成本,而且易于操作,對目前的鋰電池行業(yè)來說,是一個非常雪中送炭的發(fā)現(xiàn)。”
通過創(chuàng)建鋰金屬負(fù)極的穩(wěn)定運行,研究人員已經(jīng)開發(fā)了下一代大容量電池,包括鋰金屬電池和鋰空氣電池。