 由美國斯坦福大學(xué)著(zhù)名材料學(xué)家崔屹與美國前能源部部長(cháng)、諾貝爾物理獎得主朱棣文組成的研究團隊，最近在金屬鋰電極的實(shí)際應用研發(fā)方面取得重大突破。以博士生梁正為骨干的研究小組首次提出“親鋰性”這一概念，并利用表面“親鋰化”處理的碳質(zhì)主體材料成功制備出一種復合金屬鋰電極，該電極可大大提高鋰電池性能。
近年來(lái)，隨著(zhù)便攜式電子設備、電動(dòng)汽車(chē)及可再生能源的迅速發(fā)展，高能量能源存儲器件成為新能源新材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。金屬鋰具有極高的理論比容量和理想的負極電位。以金屬鋰為負極的二次電池，具有高工作電壓、高能量密度等優(yōu)勢，使得金屬鋰成為當今能源存儲領(lǐng)域的首選材料。然而，現有鋰離子二次電池各項指標諸如容量、循環(huán)壽命、充電速度等，均不能滿(mǎn)足消費者日益增長(cháng)的需求，因此，新型電極材料的研發(fā)成為重中之重。
新研究的復合金屬鋰電極在碳酸鹽電解液體系的循環(huán)過(guò)程中具有較小的尺寸變化、極高的比容量和良好的循環(huán)及倍率性能，其電壓曲線(xiàn)也相對平滑，突破了當前制約金屬鋰電池大規模商業(yè)化的主要問(wèn)題，即金屬鋰與電解液的副反應，循環(huán)過(guò)程中的電極尺寸變化，以及鋰枝晶的形成。前者很大程度上降低了電池的庫倫效率，影響了其電化學(xué)性能；后兩者則會(huì )給金屬鋰電池帶來(lái)嚴重的安全隱患。
針對上述問(wèn)題，該小組展開(kāi)了一系列研究。經(jīng)過(guò)多次嘗試后，他們將目光轉向了納米技術(shù)。研究小組對材料表面特殊浸潤性進(jìn)行深入研究后，首次提出了“親鋰性”這一概念，并利用表面“親鋰化”處理的碳質(zhì)主體材料，通過(guò)建立“親鋰”的界面材料體系，開(kāi)創(chuàng )性地將金屬鋰融化之后，利用毛細作用吸入碳纖維網(wǎng)絡(luò )的空隙中，成功制備出含有支撐框架的復合金屬鋰電極。
復合金屬鋰電極由10%體積比的碳纖維和金屬鋰材料組成。碳纖維網(wǎng)絡(luò )具有良好的導電性，超高的機械強度和電化學(xué)穩定性，因此，作為金屬鋰的主體框架材料是絕佳選擇。與之前的相關(guān)研究相比，梁正等人將金屬鋰融化，并依據不同材料的浸潤性所提出的“親鋰”“疏鋰”概念，為金屬鋰電極研究提供了新思路，并且對其他領(lǐng)域的研究具有極高的借鑒作用。
該團隊這一研究成果經(jīng)美國《國家科學(xué)院院刊》在線(xiàn)發(fā)表后，受到業(yè)內的廣泛關(guān)注，多家媒體相繼對其進(jìn)行追蹤報道，被認為是鋰電池研究領(lǐng)域的重大突破?，F這項研究成果已申請美國發(fā)明專(zhuān)利。
?歡迎進(jìn)入【粉體論壇】
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（bjyyxtech）
|
