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电极粉末涂层将提高电池性能

09.09.2022

近年来，科学家们一直在积极开发新型可充电电池，其性能在各方面都应超过锂离子电池。锂金属电池被认为是最有前途的类型之一，但它们有一个缺点——枝晶的快速生长、树状导电金属形成，这首先会降低电池容量，然后导致其完全失效。

莱斯大学的研究人员找到了解决树枝状生长问题的有希望的解决方案。为了防止这种情况发生，在电极表面涂上一层特殊的粉末，可以让电池长时间保持良好状态。

在锂金属电池中，锂离子电池中用作阳极的石墨电极已经被纯锂金属电极所取代。这使您可以显着提高能量存储密度，减少充电时间并增加电池可以承受的充放电循环次数，而不会显着损失容量。

然而，在特别严重的情况下，枝晶的活跃生长会导致容量损失、失效和自燃。莱斯大学的科学家们长期以来一直致力于解决这个问题，他们已经开发了几种基于使用碳纳米管、激光加工和专用涂层来对抗枝晶的方法。

这一次，科学家们提出了一种新的、相当简单有效的阳极保护方法。首先，阳极经过特殊处理，使其具有纹理表面。之后，将一层由含有硫和磷的化合物制成的细粉末涂在处理过的表面上。这种化合物与负极材料发生化学反应，形成理想的保护涂层，改变表面能，防止锂金属负极的损失。

涂层本身起到一种稳定剂的作用，可以消除电池释放的电流浪涌，从而提高其耐用性。在实验过程中，经过 340 次充放电循环后，带有保护阳极的电池比没有保护涂层的电池保留了 70% 的容量。如果你采用另一个称为极化的电池退化的主要指标，新的保护涂层使其能够在 4 小时内保持超低极化水平，大约是传统电池的八倍。

使用粉末涂层金属锂阳极显着降低了树状金属形成物、枝晶的生长速度，从而导致电池失效。它还可以防止阳极材料的加速消耗，从而延长电池寿命。

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