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锂金属电池爱长枝晶？韩国科学家找到破解之法
2022-12-21 来源：快科技 点击量：292
下一代电池可能有多种形式，而科学家们寄予厚望的一种设计涉及金属锂的使用。这种材料优异的能量密度可以让电池一次为智能手机供电数天，通过设计一种可以由外部磁场控制的新型电解质，韩国科学家将这种想法推向了现实。
众所周知，在锂金属电池中，石墨作为阳极被纯金属锂取代，这种材料提供了非常高的能量密度，可以使电池充电更快，并提供多达10倍的容量，但目前的技术还难以让它长时间稳定地工作。当电池循环时，枝晶会在阳极上形成，并可能导致电池短路、故障或着火。
迄今为止，科学家已研发了不少可能的解决方案。在上述*新研究中，韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）又提出了一个全新的解决方案。
具体而言，科学家们试图通过重新设计电解质溶液来解决这个问题，电解质溶液在阳极和阴极之间携带离子。他们通过改进离子在这种介质中的运输方式来解决这个问题，旨在使这个过程更快、更均匀，从而将任何潜在的枝晶扼杀在萌芽状态。
研究小组在电解质溶液中添加了磁性纳米颗粒，使其对磁场有反应，并使其能够被搅拌，使静态电解质变成动态电解质。这样做的结果是快速和均匀的锂离子传输，可以防止枝晶形成。该团队在一个概念电池系统中、在高充电率和稳定循环下证明这一点。
根据这些早期的结果，该团队认为，该技术可以用于大幅提高锂金属电池的稳定性和寿命，并指出，当应用于其他电解质时，也可以产生相同的效果。这项研究成果已于近期发表在了《高-级功能材料》杂志上。
研究作者LeeHong-kyung教授表示，“我们通过磁性纳米粒子创造出了从未尝试过的动态电解质，这将改变电解质研究的范式。它可以立即应用于使用液体电解质的各种电化学系统。”
众所周知，在锂金属电池中，石墨作为阳极被纯金属锂取代，这种材料提供了非常高的能量密度，可以使电池充电更快，并提供多达10倍的容量，但目前的技术还难以让它长时间稳定地工作。当电池循环时，枝晶会在阳极上形成，并可能导致电池短路、故障或着火。
迄今为止，科学家已研发了不少可能的解决方案。在上述*新研究中，韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）又提出了一个全新的解决方案。
具体而言，科学家们试图通过重新设计电解质溶液来解决这个问题，电解质溶液在阳极和阴极之间携带离子。他们通过改进离子在这种介质中的运输方式来解决这个问题，旨在使这个过程更快、更均匀，从而将任何潜在的枝晶扼杀在萌芽状态。
研究小组在电解质溶液中添加了磁性纳米颗粒，使其对磁场有反应，并使其能够被搅拌，使静态电解质变成动态电解质。这样做的结果是快速和均匀的锂离子传输，可以防止枝晶形成。该团队在一个概念电池系统中、在高充电率和稳定循环下证明这一点。
根据这些早期的结果，该团队认为，该技术可以用于大幅提高锂金属电池的稳定性和寿命，并指出，当应用于其他电解质时，也可以产生相同的效果。这项研究成果已于近期发表在了《高-级功能材料》杂志上。
研究作者LeeHong-kyung教授表示，“我们通过磁性纳米粒子创造出了从未尝试过的动态电解质，这将改变电解质研究的范式。它可以立即应用于使用液体电解质的各种电化学系统。”
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