加州大学戴维斯分校提出离子流解决方案 可使枝晶生长最多减少99%

据国外媒体报道，加州大学戴维斯分校化学工程系副教授Jiandi Wan领导的研究小组提出了一种解决方案，这将解决可充电锂金属电池中的枝晶生长问题。该团队证明，在下一代可充电电池中，正极附近流动的离子可能会提高电池的安全性和寿命。

(来源:加州大学戴维斯分校)

金属锂电池是一种以金属锂为负极的锂电池。这种电池充电密度高，能量容量可能是传统锂离子电池的两倍，但安全性是个大问题。电池充电时，部分离子在正极表面还原成金属锂，形成不规则的树枝状微结构，最终可能导致短路甚至爆炸。

根据这一理论，枝晶的生长是由阴极表面附近的传质与锂离子还原速率的竞争引起的。当离子的还原速率远快于传质时，在正极附近会产生一个不含任何离子的电中性间隙，称为空间电荷层。该层不稳定，被认为是枝晶生长的原因。因此，减小或消除该间隙可以减少枝晶生长，从而延长电池寿命。

研究人员希望通过让离子流过微流体通道中的正电极来恢复电荷并抵消这一间隙。概念验证测试表明，这种离子电流可以减少高达99%的枝晶生长。

这项研究证明了使用微流体解决电池相关问题的有效性，并为该领域的未来研究铺平了道路。研究人员表示:“通过这种基础研究和微流控方法，我们可以定量地了解流动对枝晶生长的影响。目前还没有多少团体进行过这方面的研究。”

虽然微流体不能直接用于真正的电池，但研究小组正在寻找其他方法来应用这项研究的基本原理，并在正极表面附近引入局部流动，以补偿阳离子并消除空间电荷层。万说:“我们很高兴探索这项研究的新应用。我们已经在设计阴极表面来引入对流。”据国外媒体报道，加州大学戴维斯分校化学工程系副教授Jiandi Wan领导的研究小组提出了一种解决方案，这将解决可充电锂金属电池中的枝晶生长问题。该团队证明，在下一代可充电电池中，正极附近流动的离子可能会提高电池的安全性和寿命。

(来源:加州大学戴维斯分校)

金属锂电池是一种以金属锂为负极的锂电池。这种电池充电密度高，能量容量可能是传统锂离子电池的两倍，但安全性是个大问题。电池充电时，部分离子在正极表面还原成金属锂，形成不规则的树枝状微结构，最终可能导致短路甚至爆炸。

根据这一理论，枝晶的生长是由阴极表面附近的传质与锂离子还原速率的竞争引起的。当离子的还原速率远快于传质时，在正极附近会产生一个不含任何离子的电中性间隙，称为空间电荷层。该层不稳定，被认为是枝晶生长的原因。因此，减小或消除该间隙可以减少枝晶生长，从而延长电池寿命。

研究人员希望通过让离子流过微流体通道中的正电极来恢复电荷并抵消这一间隙。概念验证测试表明，这种离子电流可以减少高达99%的枝晶生长。

这项研究证明了使用微流体解决电池相关问题的有效性，并为该领域的未来研究铺平了道路。研究人员表示:“通过这种基础研究和微流控方法，我们可以定量地了解流动对枝晶生长的影响。目前还没有多少团体进行过这方面的研究。”

虽然微流体不能直接用于真正的电池，但我的研究小组……寻找其他方法来应用本研究的基本原理，并在正电极表面附近引入局部流动，以补偿阳离子并消除空间带电层。万说:“我们很高兴探索这项研究的新应用。我们已经在设计阴极表面来引入对流。”

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