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这是锂电池中缺少的环节吗？

时间：2022-04-09 14:16:46 来源：

用沥青制成的锂电池的充电速度比目前可买到的商业锂离子电池快10至20倍。

研究人员开发了包含由沥青制成的多孔碳的阳极，该阳极在经过500多次充放电循环后显示出卓越的稳定性。

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扫描电子显微镜图像显示左侧为沥青，石墨烯纳米带和锂的阳极，右侧为不含锂的相同材料。这种材料显示出高容量锂电池的前景，该电池的充电速度比市售锂离子电池快20倍。（信用：旅游团/大米）

每平方厘米20毫安的高电流密度证明了该材料有望用于需要高功率密度的快速充放电设备。

“这些电池的容量巨大，但同样引人注目的是，我们可以在五分钟之内将它们从零充电变为充满电，而不是其他电池通常需要两个小时或更长时间，” James Tour说莱斯大学化学专业教授，计算机科学与材料科学与纳米工程教授。

Tour实验室以前使用沥青的衍生物（特别是未经处理的硅藻土，与电池使用的类型相同）来捕获天然气中的温室气体。这次，研究人员将沥青与导电石墨烯纳米带混合，并通过电化学沉积用锂金属涂覆复合材料。

实验室将阳极与硫化碳阴极结合在一起，制成完整的电池进行测试。这些电池的高功率密度为每千克1,322瓦，高能量密度为每千克943瓦时。

测试显示了另一个明显的好处：碳减轻了锂树枝状晶体的形成。这些长满苔藓的沉积物会侵入电池电解液。如果它们延伸得足够长，则会使阳极和阴极短路，并可能导致电池发生故障，着火或爆炸。但是源自沥青的碳可防止任何枝晶的形成。

该实验室的一个较早项目发现，石墨烯和碳纳米管的阳极也可以防止树枝状晶体的形成。图尔说，新的复合材料更简单。

他说：“虽然前者与这种新型电池之间的容量相似，接近锂金属的理论极限，但新型沥青衍生的碳在单位面积上可以吸收更多的锂金属，而且制造起来更简单，更便宜。”说。“没有化学气相沉积步骤，没有电子束沉积步骤，也不需要从石墨烯中生长纳米管，因此大大简化了制造过程。”

该研究发表在ACS Nano期刊上。

莱斯大学的研究生王拓是该论文的主要作者。该论文的其他合著者来自莱斯大学。沙特阿拉伯达兰的法赫德国王石油与矿产大学；和武汉大学。

空军科学研究所，EMD-Merck和Prince Energy支持了这项研究。

通过未来

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