涂有铟的新型锂电极可以成为更强大更持久的可充电电池的基础

导读 涂有铟的新型锂电极可以成为更强大,更持久的可充电电池的基础。该涂层阻碍了电极和电解质之间不希望的副反应,在充电时提供更均匀的锂

涂有铟的新型锂电极可以成为更强大,更持久的可充电电池的基础。该涂层阻碍了电极和电解质之间不希望的副反应,在充电时提供更均匀的锂沉积,并通过锂和铟之间的合金化反应增加锂阳极中的储存,如科学家Angewandte Chemie期刊所报道的。它们的成功源于锂离子沿界面层的良好扩散。

现代锂离子电池通常具有石墨阳极,其在电池充电时储存锂。电池采用金属阳极(如锂金属)提供了一个有趣的替代方案,它可以提供更高的存储容量。然而,阻碍其成功实施的一个重要障碍是在充电过程中金属的不均匀沉积,这导致树枝状晶体的形成。在长时间使用电池后,这些枝晶会变得如此粗糙,以至于它们会使电池短路。另外,在反应性金属电极和电解质之间存在不希望的副反应,这显着降低了电池的寿命。形成稳定的钝化层以防止进一步接触将是理想的解决方案; 然而,它不是' 因为充电和放电时电极的不断膨胀和收缩是可能的。这会破坏该层并使金属暴露于电解质中以进行更多反应。其他方法包括人造薄膜或物理屏障。

与Rensselaer Polytechnic Institute(特洛伊)的Ravishankar Sundararaman和康奈尔大学(伊萨卡)的Lynden A. Archer合作的研究人员现已推出了一种新的替代方案。通过使用简单的无电离子交换化学,他们在锂上生产铟涂层。只需简单浸入特殊的铟盐溶液即可。一些铟作为金属沉积在锂电极的表面上,并且电解质中的锂离子浓度同时增加。

如果在电解质中加入少量的铟盐,则当使用电极时,铟层是均匀的并且自我修复。它在充电/放电循环期间保持完整,其化学成分保持不变,并防止副反应。树枝也被消除,使表面光滑和紧凑。

通过使用计算机建模,研究人员能够证明他们的方法如此成功的原因:锂离子与铟涂层非常松散地结合。它们与铟形成合金,使得它们在穿过铟之前在表面上非常快速地移动并沉积在下面的锂电极上。在具有商业阴极的完整电池中,这些新的铟 - 锂混合电极在超过250次循环中稳定,保持其容量的约90%。

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