研究人员致力于提高电池密度和安全性

宾夕法尼亚州立大学的研究人员表示，他们正在开发一种新开发的固体电解质间相(SEI)，提高能量密度、性能和安全性的可充电锂金属电池。

研究人员表示，随着电动汽车、智能手机和无人机对更高能量密度锂金属电池的需求增加，SEI的稳定性已经成为阻碍其发展的关键问题，因为电池锂电极表面的盐层可以绝缘并传导锂离子。

机械和化学工程教授王东海说:“这一层非常重要，是由锂和电池中的电解质反应自然形成的。”“但它的表现不是很好，这导致了很多问题。”

锂金属电池中最不了解的组成部分之一是SEI的退化，它有助于枝晶的发展，枝晶是从电池的锂电极中生长出来的针状结构，对性能和安全性产生负面影响。

“这就是为什么锂金属电池不能持续更长的时间，界面相增长，它不稳定，”王说。“在这个项目中，我们使用了聚合物复合材料来创造更好的SEI。”

由化学博士生Yue Gao领导的增强SEI是一种活性聚合物复合材料，由聚合锂盐、氟化锂纳米颗粒和氧化石墨烯片组成。这种电池组件的新结构具有这些材料的薄层，这是Evan Pugh大学化学教授Thomas E. Mallouk提供的专业知识。

“要实现稳定的锂界面，需要大量的分子水平控制，”Mallouk说。岳和东海设计的聚合物反应后会在锂金属表面形成爪状键。它以一种被动的方式使锂表面得到它想要的东西，这样它就不会与电解质中的分子发生反应。复合材料中的纳米片作为机械屏障，防止锂金属形成枝晶。”

通过化学和工程设计，各领域之间的合作使该技术能够在原子尺度上控制锂表面。

“当我们设计电池时，我们不一定像化学家一样思考，一直到分子水平，但这是我们在这里需要做的，”马洛克说。

反应性聚合物还降低了重量和制造成本，进一步增强了锂金属电池的未来。

王说:“有了更稳定的SEI，就有可能使当前电池的能量密度翻倍，同时使它们寿命更长，更安全。”

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