石墨烯+碳纳米管，莱斯大学研发新阳极攻克树突难题

据外媒报道，莱斯大学解决了长期困扰电池研究人员的电池枝晶问题。该大学开发的锂金属电池的容量是商用锂离子电池的三倍。

莱斯大学的设计团队将锂保存在一种独特的阳极中，该阳极由石墨烯和碳纳米管通过一种新工艺制成。该材料最早创建于2012年，其本质是3D碳表面，可以为锂提供足够的存储空间。从理论上讲，阳极本身已经达到了锂金属的最大储存空间，可以防止树枝晶等有害堆积物的形成。根据研究人员的说法，树突等锂离子积累会渗透到电池的电解质中。如果枝晶导致阳极与阴极接触，将导致短路，电池液滴可能会报废。更重要的是，电池会着火或爆炸。莱斯大学的化学家詹姆斯·图尔负责这个研究项目。据他介绍，当新电池充电时，锂金属表面会覆盖一层高导电性的碳杂化物，这种杂化物具有很强的导电性，碳纳米管紧密粘附在石墨烯表面。据美国化学学会杂志ACS Nano报道，为了安全和用电，这种混合物已经取代了商用锂电池中的石墨阳极。Tour表示，新型阳极的碳纳米管森林密度低、表面积大，电池充放电时有足够的空间让锂离子颗粒游动。锂金属分布均匀，电解液中带电的锂离子会散开，抑制枝晶的增殖。他说，尽管电池样品的功率受到阴极的限制，但阳极材料的锂离子储能已达到3351mA/g，接近其最大理论值，是锂离子电池的10倍。由于碳纳米管地毯的密度较低，其锂离子涂层将分布在基底上，以确保最大限度的空间利用率。为了测试阳极，莱斯大学实验室使用硫基阴极和电解质构建了全套电池。据说，硫基阴极在充放电500多次后，容量保持率高达80%。研究小组使用电子显微镜观察了阳极的图像。经过多次测试，电极表面没有树枝状或挂毯状结构，阳极表面仍然光滑。当用肉眼观察时，发现电池的颜色在近四分之一的地方是深色的，那里的锂金属耗尽并被银占据。Tour说：“很多人做电池研究，只关注阳极，因为研究整个电池更难。为此，我们开发了一种配套的硫基阴极技术，与第一代超高容量锂金属阳极相匹配。目前，研究团队正在重新生产此类电池、阴极和阳极，进行中试规模生产材料正在测试中。“据外媒报道，莱斯大学解决了长期困扰电池研究人员的电池枝晶问题。该大学开发的锂金属电池的容量是商用锂离子电池的三倍。

莱斯大学的设计团队将锂保存在一种独特的阳极中，该阳极由石墨烯和碳纳米管通过一种新工艺制成。该材料最早创建于2012年，其本质是3D碳表面，可以为锂提供足够的存储空间。从理论上讲，阳极本身已经达到了锂金属的最大储存空间，可以防止树枝晶等有害堆积物的形成。根据研究人员的说法，树突等锂离子积累会渗透到电池的电解质中。如果枝晶导致阳极与阴极接触，将导致短路，电池液滴可能会报废。更重要的是，电池会着火或爆炸。莱斯大学的化学家詹姆斯·图尔负责这个研究项目。据他介绍，当新电池充电时，锂金属表面会覆盖一层高导电性的碳杂化物，这种杂化物具有很强的导电性，碳纳米管紧密粘附在石墨烯表面。据美国化学杂志ACS Nano报道……

为了安全和用电，这种混合物已经取代了商用锂电池中的石墨阳极。Tour表示，新型阳极的碳纳米管森林密度低、表面积大，电池充放电时有足够的空间让锂离子颗粒游动。锂金属分布均匀，电解液中带电的锂离子会散开，抑制枝晶的增殖。他说，尽管电池样品的功率受到阴极的限制，但阳极材料的锂离子储能已达到3351mA/g，接近其最大理论值，是锂离子电池的10倍。由于碳纳米管地毯的密度较低，其锂离子涂层将分布在基底上，以确保最大限度的空间利用率。为了测试阳极，莱斯大学实验室使用硫基阴极和电解质构建了全套电池。据说，硫基阴极在充放电500多次后，容量保持率高达80%。研究小组使用电子显微镜观察了阳极的图像。经过多次测试，电极表面没有树枝状或挂毯状结构，阳极表面仍然光滑。当用肉眼观察时，发现电池的颜色在近四分之一的地方是深色的，那里的锂金属耗尽并被银占据。Tour说：“很多人做电池研究，只关注阳极，因为研究整个电池更难。为此，我们开发了一种配套的硫基阴极技术，与第一代超高容量锂金属阳极相匹配。目前，研究团队正在重新生产此类电池、阴极和阳极，进行中试规模生产材料正在测试中。"

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