Get the latest updates on the Coronavirus impact on engineers.点击这里
能源动力

胶带改善锂电池的性能,寿命

莱斯大学研究人员转向胶带成的氧化亚洲必赢硅膜改善锂金属的技术和使它们持续更长的时间。

由迈克·威廉姆斯 July 15, 2020
在左,铜集流器与激光诱导的氧化硅Rice大学涂层创建。在右边,涂层的扫描电子显微镜图像通过在铜集电体激射胶带创建。礼貌:巡视组/莱斯大学

事情变得粘稠恰好是其中有趣的科学在莱斯大学的实验室工作,以提高电池技术发生。

使用类似于他们用来开发技术拉斯维加斯er-induced graphene,水稻化学家詹姆斯游和他的同事们变成胶带成在锂金属电池替换麻烦阳极氧化硅膜。

研究人员亚洲必赢使用的红外激光切割器,以商用带的基于有机硅的粘合剂转换成多孔氧化硅涂层,用从磁带的背衬聚酰亚胺少量激光诱导的石墨烯的混合。保护氧化硅层直接形成在电池的集电器。

提高电池性能

使用磁带的想法从以前的尝试来产生激光诱导石墨烯的独立的电影,旅游说。不同于纯聚酰亚胺膜,所述带产生从聚酰亚胺背衬不仅激光诱导石墨烯而且其中粘合剂一直是半透明膜。这引起了研究人员的好奇,并导致进一步的实验。亚洲必赢

The layer formed when they stuck the tape to a copper current collector and lased it multiple times to quickly raise its temperature to 3,680°F. That generated a porous coating composed primarily of silicon and oxygen, combined with a small amount of carbon in the form of graphene.

在实验中,将泡沫状薄膜出现来吸收和释放锂金属,而不允许枝晶的形成,这可以短路的电池,并且可能引发火灾。研究人员亚洲必赢指出锂金属倾向于在与裸集电体在电池的充电和放电循环,以快速降解,但在涂覆有激光诱导的氧化硅(LI-SIO)阳极没有观察到这样的问题。

Lithium-ion performance, capabilities

“In traditional lithium-ion batteries, lithium ions are intercalated into a graphite structure upon charging and de-intercalate as the battery discharges,” said lead author Weiyin Chen, a Rice graduate student. “Six carbon atoms are used to store one lithium atom when the full capacity of graphite is used.

“但是,在锂金属阳极,没有使用石墨,”他说。“锂离子直接从金属阳极随着电池的放电的表面穿梭。锂金属阳极被认为是未来电池发展的关键技术,一旦他们的安全和性能问题都解决了。”

锂金属阳极可以具有容量比传统的石墨的锂离子电池高10倍。然而,锂金属电池且缺乏石墨通常使用过量的锂金属,以补偿所造成的阳极表面的氧化损失,游览说。

“当存在零过量的锂金属在阳极,它们一般遭受快速降解,产生具有非常有限的循环寿命的细胞,”罗德里戈萨尔瓦,在游览实验室学术访问者说。“在光明的一面,这些‘免费阳极’细胞变得更轻,提供更好的性能,但有一个短暂的生命为代价。”

The researchers noted LI-SiO tripled the battery lifetimes over other zero-excess lithium metal batteries. The LI-SiO coated batteries delivered 60 charge-discharge cycles while retaining 70% of their capacity.

Tour said that could make lithium metal batteries suitable as high-performance batteries for outdoor expeditions or high-capacity storage for short-term outages in rural areas.

使用标准的工业激光器应该让产业扩大为大面积生产。旅游说的方法是快速,无需溶剂,可在室内的气氛和温度下进行。他说该技术也可以产生膜以支撑金属纳米颗粒,保护涂层和过滤器。

- 编辑克里斯Vavra,副主编,必赢亚洲平台,CFE媒体和技术,cvavra@cfemedia.com


麦克威廉姆斯
Author Bio:麦克威廉姆斯在公共事务的莱斯大学办公室的高级媒体关系专家。