就像路标提供方向和距离以帮助旅行者避免迷路一样，“路标”在特定情况下为人们提供指引。在化学领域，服务于类似目的的结构最近被发现，并引起了重大的学术兴趣。

浦项科学技术大学(POSTECH)化学系教授朴秀珍(音译)和博士候选人韩东烨(音译)与韩国能源研究院(KIER)的宋圭镇博士和浦项制铁n.e.t.t HUB的研究小组合作，开发出了一种三维聚合物结构。这种轻质结构有利于锂离子的运输。他们的研究结果最近发表在国际学术杂志《Advanced Science》的网络版上。

用于电动汽车和智能手机等电子设备的电池技术仍在不断发展。值得注意的是，锂金属阳极的能量容量为3860 mAh/g，是目前商业化的石墨阳极的十倍以上。锂金属阳极可以在更小的空间内储存更多的能量，并且与石墨或硅不同，它可以作为电极直接参与电化学反应。

然而，在充电和放电过程中，锂离子的不均匀分布会产生被称为“死锂”的区域，从而降低电池的容量和性能。此外，当锂向一个方向生长时，它可以到达相反方向的阴极，导致内部短路。尽管最近的研究主要集中在优化锂在三维结构中的传输，但这些结构大多依赖于重金属，严重影响了电池的单位重量能量密度。

为了解决这个问题，该团队开发了一种混合多孔结构，使用聚乙烯醇，一种对锂离子具有高亲和力的轻质聚合物，结合单壁碳纳米管和纳米碳球。

这种结构比通常用于电池阳极的铜(Cu)收集器轻五倍以上，并且对锂离子具有高亲和力，有助于它们通过三维多孔结构中的空间迁移，从而实现均匀的锂电沉积。

在实验中，采用该团队三维结构的锂金属阳极电池在超过200次充放电循环后表现出高稳定性，并实现了344 Wh/kg(电池总重量的能量比)的高能量密度。值得注意的是，这些实验使用的是代表实际工业应用的袋状电池，而不是实验室规模的硬币电池，突出了该技术的强大商业化潜力。

浦项工业大学朴秀珍教授表示:“此次研究为最大限度地提高锂金属电池的能量密度开辟了新的可能性。”韩国能源科学研究院的宋圭镇博士强调说:“这种结构将轻量化和高能量密度结合在一起，是未来电池技术的突破。”

这项研究是在科学和信息通信技术部的一个项目的支持下进行的。

作者：浦项工业大学(POSTECH)

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240523112609.htm

著作权归作者所有。

声明：海森大数据刊发或者转载此文只是出于传递、分享更多信息之目的，并不意味认同其观点或证实其描述。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。电话：152 6451 3609，邮箱：1027830374@qq.com