据外媒报道,美国宾夕法尼亚州立大学(Penn State)研究人员表示,利用一种新研发的固态电解质界面膜(SEI),可充电锂金属电池可实现更高的能量密度,更佳性能以及更好的安全性。

随着电动汽车、智能手机和无人机等对更高能量密度的锂金属电池的需求增加,SEI的不稳定性成为阻碍锂金属电池发展的关键问题,因为该电池的锂电极表面的一层盐层会将SEI隔离,并且传导锂离子。

作为锂金属电池内最不为人所知的部分,SEI的降解促进了树突的形成。树突是一种针状结构,从电池的锂电极中生长出来,会对电池的性能和安全性产生负面影响。

机械与化学工程教授Wang表示:“这就是为什么锂金属电池寿命不长的原因,界面膜一生长,电池就会不稳定。在该项目中,我们使用了聚合物复合材料来打造更好的SEI。”该项目由化学博士生Yue Gao领导,研发的增强型SEI是一个反应性聚合物复合材料,由聚合物锂盐、氟化锂纳米颗粒以及氧化石墨烯片组成,新型电池组件的结构就包含一层薄薄的此类材料。

研究人员研发的聚合物能够与锂金属表明形成爪状键合,以无源方式为锂表面提供所需能量,使其不会与电解质中的分子发生反应,而纳米片在复合材料中起到机械屏障的作用,防止锂金属中形成树突。

通过化学和工程设计以及合作,该技术能够在原子水平上控制锂表面。此外,该反应性聚合物还减轻了电池重量、降低了制造成本,进一步促进锂金属电池未来发展。