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美國國家材料科學(xué)研究所(NIMS)的研究團隊通過開發(fā)機械強度非常高的聚合物凝膠電解質(zhì)并將其作為保護鋰金屬陽極的層集成到電池中，成功地顯著提高了鋰金屬電池的循環(huán)性能。這一成就可能極大地促進將鋰金屬陽極——一種潛在的非常高性能的陽極材料——投入實際應(yīng)用的努力。

這項研究發(fā)表在AdvancedMaterials上。

當(dāng)今社會正在通過數(shù)字技術(shù)的廣泛使用、電動汽車的日益普及以及可再生能源的日益廣泛使用而迅速轉(zhuǎn)型。這些轉(zhuǎn)變導(dǎo)致對更高性能鋰二次電池的需求穩(wěn)步上升。鋰金屬陽極具有非常大的理論容量和低工作電位。

但是，它們也存在一個問題：鋰在充放電過程中發(fā)生的溶解和沉積過程容易劣化，從而縮短電池的充放電循環(huán)壽命并帶來安全隱患。因此，需要能夠穩(wěn)定配備鋰金屬陽極的二次電池充放電循環(huán)的新技術(shù)。

該研究團隊開發(fā)了由含有高濃度鋰鹽和氫鍵聚合物的有機溶劑電解質(zhì)形成的機械堅韌且可拉伸的凝膠電解質(zhì)。該團隊隨后將這種凝膠電解質(zhì)整合為人造層，以保護鋰金屬陽極。實驗表明，保護層的加入顯著提高了電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

在未來的研究中，研究團隊計劃優(yōu)化凝膠電解質(zhì)用作保護層，并評估該層與各種類型的電解質(zhì)和下一代陰極結(jié)合時的有效性。該團隊希望這項技術(shù)將有助于將配備鋰金屬負(fù)極的下一代鋰二次電池投入實際使用。

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