更安全的电池配方只加钻石

而锂离子电池，广泛应用于移动设备，从手机到笔记本电脑，今天的商业电池寿命的人，他们也有一些最近的崩溃，由于移动设备的短路火灾的背后。为了防止更多的危险故障，卓克索大学的研究人员开发出一种配方，可以将电解液——大多数电池的关键部件——转化为防止化学过程导致电池相关灾难的保护措施。

Yury Gogotsi，博士，工程学院的著名大学和巴赫教授，并从材料科学与工程系他的研究小组最近发表了他们的作品题为“纳米金刚石的生长抑制锂枝晶”在自然通讯杂志。在这，他们描述了一个由纳米金刚石-金刚石颗粒小10000倍比一根头发的直径减少电化学沉积，称为电镀工艺，可以使锂离子电池短路的危险。SMT贴片加工

当电池被使用和充电时，电化学反应会导致电池的两个电极之间的离子运动，这是电流的本质。随着时间的推移，这使离子产生卷须状隆-几乎像钟乳石洞穴内的形成。这些电池组成，称为树突，是锂电池故障的主要原因。随着时间的推移，随着电池内部形成的树突，它们可以到达通过隔板的地方，这是一种多孔聚合物膜，可以防止电池带正电的部分接触到带负电的部分。当隔板被破坏时，会发生短路，这也可能导致火灾，因为大多数锂离子电池电解液都是高度易燃的；

为了避免枝晶的形成，并尽量减少火灾的可能性，目前的电池设计包括一个用锂代替纯锂制成的石墨电极。使用石墨作为东道主锂防止枝晶的形成。但嵌锂石墨也储存能量比纯锂少约10倍。Gogotsi的团队表示，由于枝晶的形成可在纯锂电极消除了能量储存的大量增加是可能的突破。

“电池的安全性是本研究的一个关键问题，”Gogotsi说。“在看小原电池使用锂阳极，但他们只排一次。当你开始收费了一遍又一遍，树突开始生长。可能有几个安全周期，但迟早会发生短路。我们要消除或，至少，减少这种可能性。”

Gogotsi和他的合作者来自北京清华大学和hauzhong科技大学在武汉，中国，把他们的工作对制造锂阳极更稳定、更均匀，镀锂枝晶不会成长。

枝晶的形成（在左栏的插图和显微镜）发生在锂离子电池随着时间的推移，可能会导致危险的故障，如短路和火灾。添加纳米金刚石在电池电解液施加顺序对锂离子沉积（右列），树突不形成。

他们这样做是通过添加纳米金刚石在电池的电解质溶液。纳米钻石被用在电镀行业的一种方式，使金属镀层更均匀一些时间。虽然他们都多，比你在珠宝店找到的钻石小多又便宜，纳米钻石仍然保留他们昂贵的祖细胞正常结构和形状。当它们沉积，他们自然滑到一起形成一个光滑的表面。

研究人员发现，这个属性是消除枝晶的形成非常有用。在论文中，他们解释说，锂离子可以很容易地连接到纳米钻石，所以当他们镀他们这样做在同一个有序的纳米金刚石颗粒，它们连接的电极。他们的报告中，混合纳米金刚石在锂离子电池电解液减缓枝晶形成零到100次充放电循环。

如果你觉得它像一个俄罗斯方块的游戏，那桩不匹配块正在危险地接近“游戏结束”是一枝等效。添加纳米金刚石的组合是一种像用欺骗代码，每个幻灯片新块到适当的位置来完成线和防止威胁塔的形成。

Gogotsi指出，他的小组的发现是一个过程，可能最终会看到电解液添加剂，如纳米钻石开始，广泛用于生产具有高能量密度的锂电池安全。初步结果已经显示出稳定的充放电循环长达200小时，这是足够长的时间在一些工业或军事应用，但几乎不适合笔记本电脑或手机使用的电池。研究人员还需要测试大量的电池足够长的一段时间的各种物理条件下确保晶永远不会成长。

“这可能改变游戏规则，但难以100%确定晶永远不会变，”Gogotsi说。“我们预计，我们所提出的技术的首次使用将在不太重要的应用程序不在手机或汽车电池。为确保安全，添加剂对电解质，如纳米金刚石，需要结合其他措施，如使用非易燃电解质、电极材料和隔膜安全更强。”