提供|纳米管可以为世界提供更好的电池
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莱斯大学的研究生格拉迪斯·洛佩兹·席尔瓦（GladysLópez-Silva）拥有一个锂金属阳极，该阳极带有一层碳纳米管薄膜。一旦贴膜，它就会被锂离子渗透并变成红色。图片来源：杰夫·菲特洛/莱斯大学
赖斯大学的科学家指望使用碳纳米管薄膜来使高功率，快速充电的锂金属电池成为普通锂离子电池的合理替代品。
化学家James Tour的Rice实验室表明，纳米管薄膜很薄，可以阻止树枝状晶体从电池中未保护的锂金属阳极自然生长。随着时间的流逝，这些触手状的树突会刺穿电池的电解质芯并到达阴极，从而导致电池发生故障。
这个问题既挫败了锂金属在商业应用中的使用，也鼓励了全世界的研究人员对其进行解决。
与几乎在每个电子设备（包括手机和电动汽车）中发现的锂离子电极相比，锂离子的充电速度要快得多，并且所容纳的能量按体积计算大约是其十倍。
图尔说：“减缓锂离子电池中树突的一种方法是限制其充电速度。” “人们不喜欢这样。他们希望能够为电池快速充电。”
【 提供|纳米管可以为世界提供更好的电池】赖斯团队的回答（在高级材料中进行了详细介绍）简单，廉价且在阻止枝晶生长方面非常有效，图尔说。
他说：“我们所做的事情真的很容易。” “您只需在锂金属箔上涂上多壁碳纳米管薄膜即可。锂掺杂了纳米管薄膜，该薄膜从黑色变成红色，然后薄膜又扩散了锂离子。”
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在莱斯大学的测试中，经过500次充电/放电循环后，锂金属阳极的显微镜图像显示，树枝状晶体的生长在左侧的阳极中被淬灭，并受到碳纳米管薄膜的保护。右侧未保护的锂金属阳极显示出枝晶生长的迹象。
莱斯大学的博士后研究员罗德里戈·萨尔瓦捷拉（Rodrigo Salvatierra）与研究生格拉迪斯·洛佩兹·席尔瓦（GladysLópez-Silva）共同撰写了论文，他说：“与锂金属的物理接触会减少纳米管的膜，但会通过添加锂离子来平衡它。” “离子将自身分布在整个纳米管薄膜中。”
使用电池时，薄膜会释放出储存的离子，下面的锂阳极会重新填充它，从而保持薄膜阻止枝晶生长的能力。
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赖斯大学化学家詹姆斯·图尔（James Tour），左，研究生研究生格拉迪斯·洛佩兹·席尔瓦（GladysLópez-Silva）和博士后研究员Rodrigo Salvatierra使用碳纳米管薄膜来防止锂金属电池中的枝晶生长，与目前的锂离子电池相比，锂金属电池充电速度更快，并具有更大的电量。图片来源：Jeff Filtow / Rice University
在先前实验中开发的带有硫化碳阴极的测试电池的580个充放电循环中，缠结的纳米管薄膜有效地淬灭了树枝状晶体。研究人员报告说，完整的锂金属电池保留了其库仑效率的99.8％，该电量是电子在电化学系统中的运动程度的度量。
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