可以为世界提供更好电池的纳米管

莱斯大学的科学家们正在依靠碳纳米管薄膜来制造高功率，快速充电的锂金属电池，这是普通锂离子电池的合理替代品。

化学家詹姆斯·图尔的莱斯实验室展示了薄纳米管薄膜有效地阻止了从电池中未受保护的锂金属阳极自然生长的枝晶。随着时间的推移，这些类似触手的枝晶会刺穿电池的电解质核心并到达阴极，导致电池失效。

这个问题既抑制了锂金属在商业应用中的使用，也鼓励全世界的研究人员解决这个问题。

与各种电子设备(包括手机和电动汽车)中的锂离子电极相比，锂金属充电速度更快，体积能量约为其10倍。

“减缓锂离子电池中枝晶的一种方法是限制它们充电的速度，”Tour说。“人们不喜欢这样。他们希望能够快速充电。”

赖斯团队的答案在AdvancedMaterials中有详细介绍，它简单，便宜且高效地阻止枝晶生长，Tour说。

“我们所做的事情变得非常简单，”他说。“你只需涂上一层多层碳纳米管薄膜的锂金属薄膜。锂可以掺杂纳米管薄膜，从黑色变成红色，薄膜反过来扩散锂离子。”

“与锂金属的物理接触减少了纳米管薄膜，但通过添加锂离子来平衡它，”赖斯博士后研究员RodrigoSalvatierra说，该论文的联合主要作者是研究生GladysLópez-Silva。“离子在整个纳米管薄膜中分布。”

当电池投入使用时，薄膜会释放储存的离子，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。

缠结的纳米管薄膜在实验室开发的实验室中开发的具有硫化碳阴极的测试电池的580次充电/放电循环中有效地淬灭树枝状晶体。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%，这是衡量电子在电化学系统中移动的程度。