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摆脱爆炸厄运,加入金刚石的锂电池或可实现飞机托运

DeepTech深科技2020-06-29 14:28:09


想必大家都知道坐飞机不能托运锂电池的规定,原因是在托运过程中锂电池一旦遭到剧烈撞击,会发生爆炸。导致锂电池爆炸罪魁祸首就是锂电池中的晶枝——一种锂离子的卷须状沉淀物,它能刺穿电池正负极之间的分界膜,导致电池短路,使电子设备在瞬间炸成碎片。


一项新的研究表明,在锂电池中加入微型金刚石能够防止这种悲剧的发生。电池在使用一段时间后,电极开始退化,金属离子在电极表面形成沉淀的就是晶枝。研究者们发现了纳米金刚石可以阻止晶枝的形成。


图 | 晶枝


纳米金刚石是一种 5 纳米宽的晶体,电镀工业中常常使用纳米金刚石抑制晶枝生长。当这些晶体沉积在表面上时,它们自然地一起滑动以形成光滑的膜,这又有助于其它材料以更均匀的方式涂覆这些表面,阻止晶枝的产生。


实验表明,锂离子能够轻易的和纳米金刚石结合在一起并且在电极上整齐排列。纳米金刚石的应用效果相当显著:研究者们发现在 100 次放电和 200 次充电的过程中,纳米金刚石完美的抑制了晶枝的生长。而且制造纳米金刚石的费用并不高,科学家们通过在封闭环境下引爆易燃物制造了纳米金刚石。纳米金刚石的应用也很简单,仅仅将它放入锂电池原来的电解液中就可以发挥它的作用。


此外,研究者们表示,加入纳米金刚石还能提升锂电池容量。因为就目前的情况来说,大部分锂电池中的锂都是以锂离子的状态存在于电解液中,而电极是由含有锂的石墨构成。如果把锂离子换成纯正的锂电极的话,电池的容量将提升为现在的十倍。


研究作者 Yury Gogotsi,德雷塞尔大学(Drexel University)材料科学家表示:“这项研究对提高电池安全性和进一步进行纯金属阳极研究有着重要的作用,而且这不仅局限于锂电池的研究,对锌、钠等其他的金属电极的研究也是很有帮助的”。研究者们的下一个目标是通过更多次的实验确定纳米金刚石的可靠性。


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编辑:郝芳源    校审:杜雪

参考:https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/nanodiamonds-may-help-make-liion-batteries-safer

 

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