锂电池广泛运用在手机, 笔记本电脑等移动设备之中, 由于电池短路造成移动设备引燃等危险事件也在不断增多. 中美两国科学家共同合作完成了一项新研究, 他们在锂电池的电解质内添加了纳米级的钻石微粒, 以防止电池内部生成导致短路的沉积物, 避免因电池短路引起的火灾事故.
锂电池能量密度高, 放电性能好, 在工业和消费电子领域用途广泛. 但如果以纯金属锂作电极, 电池内部容易生成被称为 '树突' 的树枝状沉积物, 其尺寸大到一定程度后会造成短路. 而大多数锂电池采用嵌锂的石墨材料作为电极, 虽然在一定程度上减少了 '树突' 的发生, 但也大大降低了锂电池的储能效果 (仅为金属锂作为电极的锂电池的十分之一) .
研究人员这次在锂电池电解质中加入了纳米级的钻石, 他们发现电池内部生成的沉积物是平滑的层状而并非 '树突' , 这个新发现有望在使用纯锂金属作为电极时抑制 '树突' 的发生, 从而让锂电池都能发挥更好的安全性和高效性.
据了解, 纳米级钻石是极微小的钻石颗粒, 尺寸不及头发丝直径的万分之一, 而它们的制造成本也很低廉, 并具有非常规则的结构, 容易自然排列成为平滑的表面. 研究人员在试验中使用了添加纳米级钻石的锂电池做了 200 小时的充放电循环试验, 试验结果显示该技术在一些工业应用应该是足够的, 遗憾的是要用在智能手机或者笔记本电脑中, 还需要进一步验证性能.
目前这项研究发表在新一期的《自然通讯》杂志中, 该研究由中国清华大学和美国德雷克塞尔大学等机构共同完成.
