莱斯大学化学家发现 在电极上刷薄膜可以保护电池

据外媒报道，莱斯大学（Rice University）化学家James Tour实验室推出一种技术，通过简单地将粉末刷入电池阳极表面以调整电池阳极表面。这些粉末粘附在阳极上，会形成一层薄薄的锂化涂层，可有效防止有害枝晶的形成。

图片来源：莱斯大学

磷和硫的粉末可被研磨至锂金属箔表面，表明该表面可以在不需要有毒溶剂的情况下进行调节。阳极经过修改，并与测试电芯中的磷酸铁锂氧化物阴极配对，结果显示在经过340次充放电循环后，电池的剩余容量比现有电池高70%。

Tour表示：“这将简化大容量电池的制造，同时大大改进大容量电池。将这些粉末状固体砂磨成锂金属阳极可显著减少可能导致电池短路的枝晶形成，以及材料的加速消耗。”

主要作者、莱斯大学研究生Weiyin Chen及其实验室同事使用必要的肘部润滑脂（elbow grease）来测试电极上的各种粉末候选物。首先，研究人员涂刷表面以赋予其纹理，然后刷上粉末以形成与锂金属反应的精细薄膜，并形成固体钝化层。

图片来源：莱斯大学

前博士后研究员、现任Tour实验室学术访问员，也是该研究相关论文的合著者Rodrigo Salvatierra与Chen共同打造测试电池，并确定经过处理的阳极保持超低极化（ultralow polarization）可达4000多个小时，大约比裸锂阳极长八倍，其中超低级化是锂离子电池的另一个破坏性特性。

Tour说“这些粉末有效地调整了电极的表面能，使整个材料的行为更加均匀。因此提供了一个金属复合表面，可以防止锂金属从阳极流失，而这也是锂金属电池中的一个常见问题。锂金属电池的容量远超传统锂离子电池，但锂金属往往难以反复充电。”

Chen表示：“锂金属表面的粉末会产生人工钝化层，提高整个充放电循环的稳定性。使用这种刷涂方法，金属表面可以更稳定，因此可以安全地充电。”

为了证明该技术可能有更广泛的应用，实验室还将粉末研磨成钠电极，并发现该过程极大地稳定了其电压过电位（overpotential）。