萊斯大學的科學家們正在依靠碳納米管薄膜來制造高功率，快速充電的鋰金屬電池，這是普通鋰離子電池的合理替代品。

化學家詹姆斯·圖爾的萊斯實驗室展示了薄納米管薄膜有效地阻止了從電池中未受保護的鋰金屬陽極自然生長的枝晶。隨著時間的推移，這些類似觸手的枝晶會刺穿電池的電解質核心并到達陰極，導致電池失效。

這個問題既抑制了鋰金屬在商業應用中的使用，也鼓勵全世界的研究人員解決這個問題。

與各種電子設備(包括手機和電動汽車)中的鋰離子電極相比，鋰金屬充電速度更快，體積能量約為其10倍。

“減緩鋰離子電池中枝晶的一種方法是限制它們充電的速度，”Tour說。“人們不喜歡這樣。他們希望能夠快速充電。”

賴斯團隊的答案在AdvancedMaterials中有詳細介紹，它簡單，便宜且高效地阻止枝晶生長，Tour說。

“我們所做的事情變得非常簡單，”他說。“你只需涂上一層多層碳納米管薄膜的鋰金屬薄膜。鋰可以摻雜納米管薄膜，從黑色變成紅色，薄膜反過來擴散鋰離子。”

“與鋰金屬的物理接觸減少了納米管薄膜，但通過添加鋰離子來平衡它，”賴斯博士后研究員RodrigoSalvatierra說，該論文的聯合主要作者是研究生GladysLópez-Silva。“離子在整個納米管薄膜中分布。”

當電池投入使用時，薄膜會釋放儲存的離子，下面的鋰陽極會重新填充它，從而保持薄膜阻止枝晶生長的能力。

纏結的納米管薄膜在實驗室開發的實驗室中開發的具有硫化碳陰極的測試電池的580次充電/放電循環中有效地淬滅樹枝狀晶體。研究人員報告說，完整的鋰金屬電池保留了其庫侖效率的99.8%，這是衡量電子在電化學系統中移動的程度。