根據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)最近發(fā)表在“自然能源”雜志上的研究，可能會(huì)有更持久，更快速充電和更安全的鋰金屬電池。

研究人員開發(fā)出一種三維交聯(lián)聚合物海綿，可附著在電池陽(yáng)極的金屬鍍層上。

“該項(xiàng)目旨在開發(fā)下一代金屬電池，”機(jī)械工程教授兼該項(xiàng)目首席研究員王東海說(shuō)。“鋰金屬已經(jīng)在電池中試用了幾十年，但有一些基本問(wèn)題阻礙了它們的發(fā)展。”

在額外的應(yīng)變下，如電動(dòng)汽車所需的快速充電方法，鋰離子(Li)電池容易受到樹枝狀生長(zhǎng)的影響-針狀結(jié)構(gòu)可能會(huì)縮短循環(huán)壽命并可能導(dǎo)致安全問(wèn)題-包括火災(zāi)或爆炸。

“我們的方法是在Li金屬的界面上使用聚合物，”Wang解釋道。該材料充當(dāng)多孔海綿，不僅促進(jìn)離子轉(zhuǎn)移，而且還抑制變質(zhì)。

“這使得金屬鍍層即使在低溫和快速充電條件下也不會(huì)產(chǎn)生枝晶，”他說(shuō)。

Wang是賓夕法尼亞州能源與環(huán)境研究院的附屬教員，也屬于能源儲(chǔ)存領(lǐng)域的領(lǐng)先研究機(jī)構(gòu)電池能源與儲(chǔ)存技術(shù)中心。

作為IEE和BESTCenter使命的重要組成部分，該項(xiàng)目匯集了大學(xué)內(nèi)不同學(xué)科的研究人員。

“這一群體的合作確實(shí)有助于推動(dòng)這篇論文的發(fā)展，”王解釋道。“這使我們能夠從材料科學(xué)，化學(xué)工程，化學(xué)和機(jī)械工程的角度來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題的不同方面。”

在這項(xiàng)協(xié)同工作中，陳龍清在材料科學(xué)與工程系的小組進(jìn)行了建模工作，以了解Li金屬陽(yáng)極的改進(jìn)。

研究人員表示，這項(xiàng)工作的實(shí)際應(yīng)用可以使更強(qiáng)大，更穩(wěn)定的金屬電池技術(shù)成為日常生活中不可或缺的一部分。

“在電動(dòng)汽車中，它可以在需要充電數(shù)百英里之前增加驅(qū)動(dòng)器的范圍，”Wang說(shuō)。“它還可以為智能手機(jī)提供更長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)間。”

展望未來(lái)，該團(tuán)隊(duì)將探索大型電池的實(shí)際應(yīng)用，以展示其優(yōu)勢(shì)和可行性。

王說(shuō)：“我們希望推動(dòng)這些技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)這項(xiàng)工作，我很肯定我們可以將這些鋰金屬電池的使用壽命延長(zhǎng)一倍。”