科学家开发多孔支架以提高电池容量

西北大学科学家的一项新发展可能允许锂本身使用锂来制造，而不是将锂原子分配到另一种材料中 – 这一突破可以大大提高锂离子技术的存储容量。

在大多数现有的锂离子电池中，锂被分配到另一种阳极材料中，例如石墨或硅。这会削弱电池的性能; 然而，锂本身可以在充电和放电时生长枝晶和细丝，这可以减少电池的寿命，并增加火灾的风险。

创建一个锂电池可以沉积的脚手架作为电池充电是一个潜在的解决方案，但锂的体积随电池充电和放电而变化，这很容易损坏支撑结构。

西北大学的科学家们发现，皱巴巴的石墨烯球非常适合建造一个脚手架 – ‘球’可以堆叠在一起，并且能够承受来自波动的锂的压力，同时防止枝晶的生长。

西北麦考密克工程学院材料科学与工程学教授黄嘉兴说：“制造一种能够保持高压力的一般理念是让它变得如此坚固，以至于它不会破碎。” “我们的战略基于相反的想法。我们的脚手架不是试图使其牢不可破，而是由松散堆叠的颗粒制成，可随时重新堆叠。“

这项研究在Joule期刊上发表的一篇论文中有所描述。该团队通过将基于石墨烯的薄片分散成微小的水滴来制造皱巴巴的石墨烯球。随着水的蒸发，它产生的力将石墨烯揉成纸球状结构。当锂沉积时，这些球会移开，并且在它耗尽时可以重新组装。

“紧密堆积的皱巴巴的石墨烯球的运作方式就像一个高度均匀，连续的固体，”该论文的共同通讯作者，天津大学化学工程教授Jiayan Luo说。“我们还发现，皱巴巴的石墨烯球不会形成簇状，而是分布均匀。”

使用脚手架使电池比其他类似的存储技术更轻，并且允许锂堆叠高达150微米。研究人员通过西北大学的创新和新企业办公室为其开发提交了临时专利。