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財聯(lián)社上海3月28日訊（編輯 黃君芝）將金屬鋰集成到鋰離子電池中，以取代目前常用的石墨作為負極材料，將是儲能技術(shù)的重大進步，也可能會使電池容量和性能有很大的飛躍。
然而，金屬鋰是一種很難處理的材料，在電池充放電循環(huán)過程中容易形成“枝晶”，會導致電池短路、起火，并最終報廢。這一瓶頸限制了它的發(fā)展。有鑒于此，科學家們一直都在尋求各種策略來克服金屬鋰帶來的挑戰(zhàn)。
近期，光州科學技術(shù)院和韓國全北國立大學領(lǐng)導的一個小組提出了一種頗具前景的解決方案。該小組用碳纖維紙?zhí)娲送ǔＳ糜谛纬射嚱饘訇枠O結(jié)構(gòu)的銅箔，將鋰金屬電池的壽命提升了三倍以上。其最新研究成果已被發(fā)表在了《先進能源材料》雜志上。
具體而言，該研究小組用聚合物粘合劑制備了碳纖維，并使用了注入鋰金屬的3D框架。據(jù)悉，這種碳纖維紙在短碳纖維上用無定形碳和碳酸鈉的無機納米粒子進行了表面處理，具有對鋰友好的特性，而且可以防止鋰枝晶的急劇生長。
研究人員表示，由于使用了全新碳纖維紙，該團隊制造出了耐久性比銅薄膜高出三倍的鋰金屬電池。據(jù)稱，銅薄膜大約在100次充/放電循環(huán)后就會發(fā)生短路，但新開發(fā)的碳纖維紙即使在300次或更多次循環(huán)后仍表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能，并保有初始容量的85%。
此外，使用碳纖維紙的鋰金屬電池的能量密度也從240 Wh/kg提高到428 Wh/kg，是原本的1.8倍左右。該團隊表示，他們計劃繼續(xù)研究這種方法，這可能為將鋰金屬集成到能源存儲中提供一種簡化的解決方案。
韓國科學技術(shù)研究院（KIST）碳復合材料研究中心負責人Sung-Ho Lee表示：“考慮到碳纖維的密度和成本只有銅的1/5，我們提出的負極材料是一項重要成就，可以加速耐用和輕質(zhì)鋰金屬電池的商業(yè)化?！?/p>
“我們相信，我們的先進策略與之前報道的技術(shù)都不同，例如在電解質(zhì)中添加新型和有毒的添加劑，以及使用復雜的方法對其進行改性。新技術(shù)將能夠?qū)崿F(xiàn)具有出色電化學性能、且高度穩(wěn)定的鋰金屬電池，并將其應(yīng)用于實際儲能領(lǐng)域，以取代傳統(tǒng)的鋰離子電池。”他補充說。
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