Lithium Anoden ohne Dendritenwachstum durch Einwickeln in Papier

  • Illustration der Cellulose Fasern in Kimwipes, die eine inhomogene Verteilung des Lithiums verhindern. Mehr Informationen im Manuskript.Illustration der Cellulose Fasern in Kimwipes, die eine inhomogene Verteilung des Lithiums verhindern. Mehr Informationen im Manuskript.

Die metallische Lithium (Li) -Anode wird seit langem als der "Heilige Gral" für die Herstellung von Li-Schwefel- und Li-Luft-Batterien mit hoher Energiedichte auf Li-Metallbasis angesehen. Ein Hauptnachteil dieser Elektroden ist jedoch das Lithiumdendritenwachstum, das interne Kurzschlüsse verursachen kann. Forscher der Manthiram Gruppe an der Universität von Texas haben jetzt einen cleveren Weg gefunden, um Dendritenwachstum zu verhindern: Sie wickelten einfach die Elektrode in einem Kimwipe Papier ein.

Gewöhnlich werden dem Elektrolyten Zusatzstoffe beigefügt, um das Dendritenwachstum zu unterdrücken. Diese neigen dazu, während des Zyklisierens der Batterie verbraucht zu werden, was diesen Ansatz nicht nachhaltig macht. Alternativ können die Elektroden mit Glasfaser-Gewebe beschichtet werden, das viele polare Gruppen an der Oberfläche enthält. Es sind diese Gruppen, die die homogene Verteilung von Lithium stark erleichtern und dadurch die Dendritenbildung und deren Wachstum unterdrücken. Inspiriert von diesem Ansatz dachten Chi-Hao Chang und Mitarbeiter, dass Kimwipe Papier eine ähnliche Wirkung zeigen sollte. Tatsächlich zeigen die reichlich vorhandenen polaren OH-Gruppen auf der Papieroberfläche das gleiche Ergebnis. Dies bewiesen die Wissenschaftler durch Anwendung in Batterien, die über viele Zyklen stabil funktionierten. 

Dieser und weitere Artikel der ersten Ausgabe von Advanced Sustainable Systems sind frei verfügbar unter www.advsustainsys.com. Im Jahr 2017 können Institutionen kostenlosen Online-Zugang zu Advanced Sustainable Systems für das ganze Jahr erhalten. Bestellung über Ihren Buchhändler oder beim Verlag (cs-journals@wiley.com).

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