在莱斯大学(Rice University)的实验室里，有趣的科学正在研究如何改进电池技术。

 

利用类似于他们开发激光诱导石墨烯的技术，杏耀的信誉水稻化学家James Tour和他的同事们将胶带变成了硅氧化物薄膜，取代了锂金属电池中令人头疼的阳极。

 

在高级材料研究中，研究人员使用红外激光切割机将商用胶带上的硅基粘合剂转化为多孔的氧化硅涂层，其中混合了少量来自胶带聚酰亚胺衬底的激光诱导石墨烯。保护氧化硅层直接形成在电池的集电极上。

 

图尔说，使用胶带的想法来自于之前制作激光诱导石墨烯的独立薄膜的尝试。与纯聚酰亚胺薄膜不同的是，这种胶带不仅能从聚酰亚胺衬底产生激光诱导的石墨烯，还能在粘合剂所在的地方产生半透明薄膜。这引起了研究人员的好奇心，并导致了进一步的实验。

 

他们将胶带粘在一个铜电流收集器上，并多次涂擦，以迅速将其温度提高到2300开氏度(3680华氏度)，从而形成了这一层。这就产生了一种多孔涂层，主要由硅和氧组成，并与少量石墨烯形式的碳结合。

 

在实验中，泡沫膜在吸收和释放锂金属的同时，不会形成树突。树突是一种尖锐的突起，会导致电池短路，并可能引发火灾。研究人员注意到，在电池使用裸集电极进行充放电循环时，锂金属容易迅速降解，但在涂有激光诱导氧化硅(LI-SiO)的阳极中没有观察到这种问题。

 

“在传统的锂离子电池中，锂离子在充电时插入石墨结构， 杏耀平台总代结缘，在电池放电时断开插入，”该论文的第一作者陈伟银(音译)说，他是一名水稻专业的研究生。“当石墨的全部容量被使用时，六个碳原子用来存储一个锂原子。

 

“但是在金属锂阳极中，没有使用石墨，”他说。当电池放电时，锂离子直接从金属阳极表面穿梭而出。锂金属阳极被认为是未来电池发展的关键技术，一旦其安全和性能问题得到解决。

 

锂金属阳极的容量比传统的石墨锂离子电池高10倍。但是缺少石墨的锂金属电池通常使用过量的锂金属来补偿阳极表面氧化造成的损失，Tour说。

 

“当阳极中的锂金属含量为零时，它们通常会快速降解，从而产生循环寿命非常有限的电池，杏耀yl”论文的合著者罗德里戈·萨尔瓦提拉(Rodrigo Salvatierra)说，他是该实验室的一位学术访问者。“好的一面是，这些‘无阳极’电池变得更轻，性能更好，但使用寿命短。”

 

研究人员指出，LI-SiO电池的电池寿命是其他零过剩锂金属电池的三倍。LI-SiO涂层电池提供60次充放电循环，同时保持70%的容量。

 

Tour说，这可以使锂金属电池适用于户外探险的高性能电池，或在农村地区短期停电时的高容量存储。

 

使用标准的工业激光器应该允许工业扩大大面积生产。图尔说，这种方法速度快，不需要溶剂，可以在室温和室温下进行。他说，这项技术还可能制造出支持金属纳米颗粒、保护涂层和过滤器的薄膜。