【PConline 资讯】莱斯大学(Rice University)的科学家们近日通过使锂金属电池更安全、制造更简单的方法，朝着开发强大的可充电锂金属电池迈出了下一步。化学家詹姆斯·图尔(James Tour)的莱斯实验室在隔板上制作了带有红磷涂层的测试电池，使阳极和阴极电极保持分开。磷在管理系统中扮演着“间谍”的角色，该系统通过检测可能导致电池失效的锂枝晶(树突)的形成来为电池充电和监控。
锂金属阳极的充电速度要快得多，按体积计算，其储能能力是市场上几乎所有电子设备(包括手机和电动汽车）所使用的普通锂离子阳极的10倍左右。阳极是电池工作所需的两个电极之一。
但充电锂离子注入的阳极形成树突，如果它们到达阴极，就会导致短路，甚至可能引发火灾或爆炸。当枝晶到达涂有红磷的隔膜时，电池的充电电压就会发生变化。这指示电池管理系统停止充电。
与其他提出的枝晶探测器不同，Rice策略不需要第三个电极。
“用第三个电极制造电池是非常困难的，”图尔说。“我们提出了一种静态层，可以在电池充电时产生电压峰值。那个尖峰是关闭它的信号。”
在图尔实验室测试电池的实验中，红磷层对电池的正常性能没有显著影响。研究人员用电解液(电极之间和隔膜周围的液体或凝胶状物质，使电池产生电流)构建了一个透明的测试电池，电解液可以加速阴极的老化，并促进树突的生长。这让他们在观察树突生长时监测电压。
在普通的隔膜中，他们看到树枝状晶在没有电压变化的情况下接触并穿透隔膜，这种情况会导致普通电池失效。但是在红磷层中，当树枝状晶接触分离器时，他们观察到电压急剧下降。
图尔对此表示称：“一旦生长中的树突接触到红磷，就会发出充电电压的信号。当电池管理系统意识到这一点时，它会说，‘停止充电，不要使用。’”去年，该实验室引入了碳纳米管薄膜，这种薄膜似乎可以完全阻止锂金属阳极的枝晶生长。
图尔还称：“通过将这两项最新进展结合起来，锂枝晶的生长可以得到减缓，而且有一项内部保险政策，即电池将在不太可能发生的情况下关闭，即使是单个枝晶开始向阴极生长。”
图尔他还补充说：“从字面上讲，当你制造一种新电池时，你就制造了超过10亿个电池，其中一些可能会失败吗？人们只要着几次火就会变得坐立不安。我们的工作为电池的安全提供了进一步的保障。我们提出了另一层保护措施，应该很容易实施。”
【via:Newelectronics】【PConline 编译: Tina】
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