可以抵抗枝晶的長效固態(tài)鋰電池

　　全世界化學(xué)電池研究人員的一個(gè)最重要的研究領(lǐng)域是改進(jìn)用于電動(dòng)汽車和其他電子設(shè)備的電池。大多數(shù)現(xiàn)代電動(dòng)汽車依靠鋰離子電池，但由于其費(fèi)用、重量和充電時(shí)間，它們并不理想。幾十年來，研究人員一直試圖用固態(tài)鋰金屬電池取代傳統(tǒng)鋰離子電池。

　　固態(tài)電池的好處是在相同的體積內(nèi)有更多的能量，并且能夠更快地充電。哈佛大學(xué)研究員Li Xin和他的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種穩(wěn)定的鋰金屬固態(tài)電池，可以充放電至少10000次。這比以前類似的電池設(shè)計(jì)所證明的循環(huán)次數(shù)要高得多。該電池還采用了大電流設(shè)計(jì)，并與一種商用高能量密度陰極材料相配。

　　研究人員說，這項(xiàng)技術(shù)可以提高電動(dòng)汽車的使用壽命，使其與汽油車的使用壽命相當(dāng)，達(dá)到10至15年而不需要更換電池。高電流密度也為能夠在10到20分鐘內(nèi)完全充電的電動(dòng)汽車鋪平了道路。化學(xué)是制造鋰金屬電池的最大挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的電池化學(xué)會(huì)產(chǎn)生一種被稱為枝晶的有害物質(zhì)，可能導(dǎo)致電池短路或起火。

　　Li Xin和他的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種多層電池，在陽極和陰極之間夾著不同穩(wěn)定性的材料。這種設(shè)計(jì)通過控制和遏制鋰枝晶，而不是完全阻止它們，來防止鋰枝晶的滲透。該電池還具有自我修復(fù)的特性，使其能夠回填樹枝狀物在電池材料中產(chǎn)生的孔洞。

　　哈佛大學(xué)研究人員開發(fā)的設(shè)計(jì)是一個(gè)概念證明，表明鋰金屬固態(tài)電池可以與商業(yè)鋰離子電池競爭。多層設(shè)計(jì)的靈活性和多功能性也有可能與大規(guī)模生產(chǎn)程序兼容。然而，研究人員指出，將當(dāng)前的概念設(shè)計(jì)擴(kuò)大到商業(yè)級別容的量并不算困難，但實(shí)際細(xì)節(jié)的挑戰(zhàn)仍然存在。