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財(cái)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(fù)極材料，將是儲(chǔ)能技術(shù)的重大進(jìn)步，也可能會(huì)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(huì)導(dǎo)致電池短路、起火，并最終報(bào)廢。這一瓶頸限制了它的發(fā)展。有鑒于此，科學(xué)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(xué)技術(shù)院和韓國全北國立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)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(jìn)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?jiān)诙烫祭w維上用無定形碳和碳酸鈉的無機(jī)納米粒子進(jìn)行了表面處理，具有對(duì)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(tuán)隊(duì)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(huì)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(tuán)隊(duì)表示，他們計(jì)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(chǔ)中提供一種簡化的解決方案。
韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）碳復(fù)合材料研究中心負(fù)責(zé)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(fù)極材料是一項(xiàng)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(jìn)策略與之前報(bào)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(fù)雜的方法對(duì)其進(jìn)行改性。新技術(shù)將能夠?qū)崿F(xiàn)具有出色電化學(xué)性能、且高度穩(wěn)定的鋰金屬電池，并將其應(yīng)用于實(shí)際儲(chǔ)能領(lǐng)域，以取代傳統(tǒng)的鋰離子電池?！彼a(bǔ)充說。
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