锂电池在莱斯大学创建的电池中涂覆混合石墨烯和碳纳米管阳极。锂金属涂覆阳极的三维结构，避免形成枝晶。

　　信用：旅游团/赖斯大学

　　莱斯大学的科学家们通过解决长期困扰研究人员的问题，创造了一种可充电的锂金属电池，是商业锂离子电池容量的三倍。

　　Rice电池将锂储存在独特的阳极中，即石墨烯和碳纳米管的无缝混合物。2012年在Rice创造的材料基本上是一个三维碳表面，为锂居住提供了丰富的面积。

　　阳极本身接近储存锂金属的理论最大值，同时抵抗破坏性树枝状或“苔藓”沉积物的形成。

　　树枝状钻石试图用更先进的锂金属电池代替锂离子，持续时间更长，充电速度更快。树枝晶是生长在电池电解液中的锂沉积物。如果桥接阳极和阴极并产生短路，电池可能会失效，起火甚至爆炸。

   

　　由化学家詹姆斯·罗伯茨(James Tour)领导的水稻研究人员发现，当新电池充电时，锂金属均匀涂覆纳米管与石墨烯表面共价键合的高导电性碳杂化物。

　　如美国化学学会杂志ACS Nano所报道，该混合物代替了石墨阳极，用于交换安全能力的普通锂离子电池。

　　“锂离子电池改变了世界，毫无疑问，”Tour说，“但是它们的数量一样好，手机的电池在新技术不会再持续下去。”

　　他表示，新型阳极纳米管森林具有低密度，高表面积，在电池充放电时，锂离子电池具有充足的空间进出。锂均匀分布，扩散电解质中离子携带的电流，抑制枝晶的生长。

　　尽管原型电池的容量受到阴极的限制，但是阳极材料的锂储存容量为3351毫安小时/克，接近理论值的最大值和锂离子电池的10倍。由于纳米管地毯的低密度，锂的能力一直下降到基板上，确保了最大限度地利用可用的体积，他说。

　　研究人员有他们的“哈哈!在2014年的时候，共同主编Abdul-Rahman Raji，旅游实验室的前研究生，现在是剑桥大学的博士后研究员，开始尝试锂金属和石墨烯纳米管混合物。

　　“我推测，锂金属必须镀在电极上，同时分析在完全电池中与锂钴氧化物阴极组合的阳极材料中存储锂离子的实验结果。”Raji说。“我们很兴奋，因为整个电池的电压非常平坦，那时我们知道我们发现了一些特别的东西。”

　　在一个星期内，Raji和联合领导作家罗德里戈·维勒加斯·萨尔瓦特拉(Rice Raphaelas Salvatierra)，一名Rice博士后研究员，将锂金属沉积在一个独立的混合阳极中，以便他们可以用显微镜更近一些。“我们惊呆了，发现没有树突生长，其余的是历史，”拉吉说。

　　为了测试阳极，Rice实验室建立了完整的电池，硫基阴极在超过500次充电 - 放电循环后保持80%的容量，对于正常的手机用户来说，大约需要两年的时间。测试后阳极的电子显微镜图像显示没有在扁平阳极上观察到的枝晶或苔藓样结构的迹象。研究人员报告说，肉眼看，四分之一电池中的阳极是空的，当锂金属和白银充满时，这些阳极是黑色的。

　　“许多人做电池研究只会使阳极，因为做整个包装要困难得多”，Tour说。“我们必须开发一种基于硫磺的相当的阴极技术，以适应第一代系统中的这些超高容量锂阳极，我们正在中试规模生产这些全电池，阴极加阳极，并正在测试中。 “