莱斯大学 在左边，莱斯大学制造了一个带有激光诱导氧化硅涂层的铜集流体
右图是通过在铜收集器上粘贴激光胶带形成的涂层的扫描电子显微镜图像
学分:旅行团/莱斯大学 事情变得棘手的地方恰好是赖斯大学实验室中有趣的科学研究的地方，该实验室致力于改进电池技术
莱斯化学家詹姆斯·图尔和他的同事使用类似于他们开发激光诱导石墨烯的技术，将胶带变成氧化硅薄膜，取代了锂金属电池中麻烦的阳极
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的硅基粘合剂转化为多孔氧化硅涂层，并与胶带聚酰亚胺背衬上的少量激光诱导石墨烯混合
保护性氧化硅层直接形成在电池的集电器上
图尔说，使用胶带的想法来自于以前生产激光诱导石墨烯独立薄膜的尝试
与纯聚酰亚胺薄膜不同，这种胶带不仅从聚酰亚胺背衬上产生激光诱导石墨烯，而且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
当他们把胶带粘在铜集电器上，并多次捆扎，使其温度迅速上升到2300开尔文(3680华氏度)时，就形成了这个层
这产生了主要由硅和氧组成的多孔涂层，并以石墨烯的形式结合了少量的碳
在实验中，泡沫薄膜似乎吸收并释放锂金属，而不允许树枝状晶体(尖锐的突起)的形成，树枝状晶体会短路电池并可能引起火灾
研究人员指出，锂金属在裸集流体电池的充电和放电周期中往往会快速降解，但在涂有激光诱导氧化硅(LI-SiO)的阳极上没有观察到这种问题
“在传统的锂离子电池中，锂离子在充电时嵌入到石墨结构中，在电池放电时脱嵌入，”第一作者、莱斯大学研究生陈伟银说
“当使用石墨的全部容量时，六个碳原子用来储存一个锂原子
“但是在锂金属阳极中，不使用石墨，”他说
“当电池放电时，锂离子直接从金属阳极表面穿梭
一旦锂金属阳极的安全和性能问题得到解决，它们被认为是未来电池发展的关键技术
" 锂金属阳极的容量是传统石墨锂离子电池的10倍
但是缺乏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，图尔说
“当阳极中没有多余的锂金属时，它们通常会快速降解，产生循环寿命非常有限的电池，”合著者罗德里戈·萨尔瓦蒂埃拉说，他是图尔实验室的学术访客
“从好的方面来看，这些‘无阳极’电池变得更轻，性能更好，但寿命更短
" 研究人员指出，锂二氧化硅电池的寿命是其他零过剩锂金属电池的三倍
锂二氧化硅涂层电池可进行60次充放电循环，同时保持70%的容量
图尔说，这可能使锂金属电池适合作为户外探险的高性能电池，或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可以使工业规模扩大到大面积生产
图尔说，这种方法速度快，不需要溶剂，可以在室温下进行
他说，这项技术还可以生产支持金属纳米粒子、保护涂层和过滤器的薄膜
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