在追求更高能量密度和更長(zhǎng)壽命的電池技術(shù)過程中,鋰金屬陽極材料因其高理論容量而被視為下一代電池的關(guān)鍵。然而,鋰金屬陽極材料的固有問題,如鋰枝晶的生長(zhǎng),容易導(dǎo)致電池壽命縮短并增加起火風(fēng)險(xiǎn)。為了解決這些問題,韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)的Il-Doo Kim教授與亞洲大學(xué)的Jiyoung Lee教授合作,開發(fā)了一種新型保護(hù)層技術(shù)。
傳統(tǒng)的保護(hù)層技術(shù)依賴于在鋰金屬上施加表面涂層,以形成與電解質(zhì)的人工界面,這種方法通常需要有毒的工藝和昂貴的材料,且對(duì)鋰金屬陽極壽命的改善效果有限。Kim教授團(tuán)隊(duì)提出的中空納米纖維保護(hù)層,通過物理和化學(xué)方法控制鋰離子生長(zhǎng),從而穩(wěn)定鋰金屬陽極。
這種保護(hù)層的制造過程環(huán)保,采用靜電紡絲工藝,主要原料是從植物中提取的瓜爾膠,以水作為唯一溶劑。瓜爾膠是一種天然聚合物,由瓜爾豆中提取,主要由單糖構(gòu)成,其氧化官能團(tuán)能夠調(diào)節(jié)與鋰離子的相互作用,從而有效控制鋰枝晶的生長(zhǎng)。
韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(KAIST)的這項(xiàng)研究為鋰金屬電池技術(shù)的發(fā)展提供了新的可能性。通過使用環(huán)保型中空納米纖維保護(hù)層,研究人員顯著提升了鋰金屬陽極的壽命,同時(shí)降低了電池的起火風(fēng)險(xiǎn)。這種保護(hù)層的制造過程不僅環(huán)保,而且成本效益高,有望為商用電池技術(shù)帶來革命性的改進(jìn),推動(dòng)能源存儲(chǔ)技術(shù)向更安全、更高效、更環(huán)保的方向發(fā)展。