“用于下一代电池的半液态金属阳极”

来自卡内基梅隆大学梅隆科学学院和工程学院的研究人员开发了半液态锂金属阳极，代表了电池设计的新案例。 用这种新电极制成的锂电池可以具有更高的容量，同时比用铝箔作为阳极的典型锂金属电池更安全。

跨学科研究小组在目前的焦耳问题上发表了他们的研究结果。

锂电池由于可以存储大量的能量，因此是现代电子设备中最常用的二次电池类型之一。 以前，这些电池由可燃性液体电解质和两个电极(阳极和阴极)组成，它们被膜隔开。 重复电池的充电和放电，被称为枝晶的锂线就可以在电极表面生长。 枝晶可以刺穿分隔两个电极的膜。 这样，阳极和阴极可以接触，电池有可能短路，同时最坏的情况下有可能起火。

jc华纳大学卡内基梅隆大学化学系自然科学教授krzysztof matyjaszewski表示，将金属锂离子阳极嵌入锂离子电池有制造比带石墨阳极的电池更大容量电池的理论潜力。 但是，我们要做的最重要的事情是保证我们制造的电池是安全的。

作为现有电池中采用的挥发性液体电解质之一，提出了使用固体陶瓷电解质来代替这些电解质。 这些电解质具有高导电性，不易燃，同时足够坚固以抵抗枝晶。 但是，研究发现，陶瓷电解质与固体锂离子阳极的接触不足以储存和提供许多电子设备所需的电量。

卡内基梅隆大学化学系博士生sipei li和卡内基梅隆大学材料科学与工程系博士生汉王通过制作可以用作半流体的新材料，克服了这个缺点。 金属阳极。

与梅隆理工学院matyjaszewski (高分子化学与材料科学行业的领军人物)、工程学院能源学教授jay whitacre和著名的carnegie mellon wilton e. scott能源创新研究所所长合作，li和wang将开发能源储存与发电的新技术。 制备聚合物/碳复合材料基质，其中制备锂微粒的基质在室温下保持流动性，可以与固体电解质达到充分的接触水平。 通过将半液态金属阳极与石榴石类固体陶瓷电解质组合，可以使电池以比固体电解质和以前传入铝箔阳极的电池高10倍的电流密度循环。 这个细胞的循环寿命也比以前传下来的细胞长得多。

这条新的加工路线使锂金属电池的阳极具有流动性，与普通的锂金属相比非常引起人的安全性和性能。 实施这样的新材料可能会导致锂系列充电电池的阶段性变化。 我们正在努力看看它是如何在各种电池结构中起作用的。 惠特克说。

研究人员认为，他们的做法可能会产生很大的影响。 例如，可以用于电动车辆用大容量电池、需要柔性电池的可穿戴设备用专用电池的制造。 他们还认为他们的做法可以用于锂电池以外的其他可充电电池系统，包括钠金属电池和钾金属电池，同时用于电网规模的能源储存。

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