鋰電池在萊斯大學創建的電池中涂覆混合石墨烯和碳納米管陽極。鋰金屬涂覆陽極的三維結構，避免形成枝晶。

　　信用：旅游團/賴斯大學

　　萊斯大學的科學家們通過解決長期困擾研究人員的問題，創造了一種可充電的鋰金屬電池，是商業鋰離子電池容量的三倍。

　　Rice電池將鋰儲存在獨特的陽極中，即石墨烯和碳納米管的無縫混合物。2012年在Rice創造的材料基本上是一個三維碳表面，為鋰居住提供了豐富的面積。

　　陽極本身接近儲存鋰金屬的理論最大值，同時抵抗破壞性樹枝狀或“苔蘚”沉積物的形成。

　　樹枝狀鉆石試圖用更先進的鋰金屬電池代替鋰離子，持續時間更長，充電速度更快。樹枝晶是生長在電池電解液中的鋰沉積物。如果橋接陽極和陰極并產生短路，電池可能會失效，起火甚至爆炸。

   

　　由化學家詹姆斯·羅伯茨(James Tour)領導的水稻研究人員發現，當新電池充電時，鋰金屬均勻涂覆納米管與石墨烯表面共價鍵合的高導電性碳雜化物。

　　如美國化學學會雜志ACS Nano所報道，該混合物代替了石墨陽極，用于交換安全能力的普通鋰離子電池。

　　“鋰離子電池改變了世界，毫無疑問，”Tour說，“但是它們的數量一樣好，手機的電池在新技術不會再持續下去。”

　　他表示，新型陽極納米管森林具有低密度，高表面積，在電池充放電時，鋰離子電池具有充足的空間進出。鋰均勻分布，擴散電解質中離子攜帶的電流，抑制枝晶的生長。

　　盡管原型電池的容量受到陰極的限制，但是陽極材料的鋰儲存容量為3351毫安小時/克，接近理論值的最大值和鋰離子電池的10倍。由于納米管地毯的低密度，鋰的能力一直下降到基板上，確保了最大限度地利用可用的體積，他說。

　　研究人員有他們的“哈哈!在2014年的時候，共同主編Abdul-Rahman Raji，旅游實驗室的前研究生，現在是劍橋大學的博士后研究員，開始嘗試鋰金屬和石墨烯納米管混合物。

　　“我推測，鋰金屬必須鍍在電極上，同時分析在完全電池中與鋰鈷氧化物陰極組合的陽極材料中存儲鋰離子的實驗結果。”Raji說。“我們很興奮，因為整個電池的電壓非常平坦，那時我們知道我們發現了一些特別的東西。”

　　在一個星期內，Raji和聯合領導作家羅德里戈·維勒加斯·薩爾瓦特拉(Rice Raphaelas Salvatierra)，一名Rice博士后研究員，將鋰金屬沉積在一個獨立的混合陽極中，以便他們可以用顯微鏡更近一些。“我們驚呆了，發現沒有樹突生長，其余的是歷史，”拉吉說。

　　為了測試陽極，Rice實驗室建立了完整的電池，硫基陰極在超過500次充電 - 放電循環后保持80%的容量，對于正常的手機用戶來說，大約需要兩年的時間。測試后陽極的電子顯微鏡圖像顯示沒有在扁平陽極上觀察到的枝晶或苔蘚樣結構的跡象。研究人員報告說，肉眼看，四分之一電池中的陽極是空的，當鋰金屬和白銀充滿時，這些陽極是黑色的。

　　“許多人做電池研究只會使陽極，因為做整個包裝要困難得多”，Tour說。“我們必須開發一種基于硫磺的相當的陰極技術，以適應第一代系統中的這些超高容量鋰陽極，我們正在中試規模生產這些全電池，陰極加陽極，并正在測試中。 “