華盛頓州立大學(xué)的一個(gè)研究小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種方法來(lái)解決鋰金屬電池的一個(gè)重要安全問(wèn)題，這是一種創(chuàng)新，可以使高能電池更適合下一代能源存儲(chǔ)。

研究人員在他們的電池中使用了一種配方，在鋰陽(yáng)極周?chē)纬闪艘粚营?dú)特的保護(hù)層，保護(hù)電池不退化，并使電池在典型條件下工作更長(zhǎng)時(shí)間。華盛頓州立大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院助理教授宋名桂（音譯）Min-KyuSong領(lǐng)導(dǎo)的研究人員在《納米能源》雜志上報(bào)告了這項(xiàng)工作。

宋名桂表示，鋰金屬被認(rèn)為是電池的“理想材料”，這是因?yàn)椋谝阎墓腆w材料中，鋰金屬的能量密度最高，這意味著鋰金屬電池的續(xù)航時(shí)間是普通鋰離子電池的兩倍，而且比現(xiàn)代電子產(chǎn)品中普遍使用的鋰離子電池能儲(chǔ)存更多的能量。鋰離子電池的工作原理是在石墨陽(yáng)極和鋰鈷氧化物陰極之間傳遞鋰離子，而鋰金屬電池的負(fù)極是由高能鋰金屬制成的。

宋名桂說(shuō)：“假如我們能直接使用鋰金屬，我們就能顯著提高電池的能量密度”。

盡管幾十年來(lái)人們已經(jīng)了解鋰金屬的優(yōu)點(diǎn)，但研究人員一直未能使它們安全工作。當(dāng)電子通過(guò)外部電路在正極和負(fù)極之間移動(dòng)，為設(shè)備供應(yīng)能量時(shí)，鋰金屬上開(kāi)始形成類似圣誕樹(shù)的樹(shù)突。樹(shù)突生長(zhǎng)，直到引起電短路、火災(zāi)或爆炸。即使它們沒(méi)有著火，鋰金屬電池也會(huì)很快失去充電的能力。

華盛頓州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種電池，他們將二硫化硒(用于去屑洗發(fā)水的無(wú)毒化學(xué)物質(zhì))裝入多孔碳結(jié)構(gòu)中作為陰極。他們?cè)谝后w電解質(zhì)中添加了兩種添加劑，這是下一代鋰離子電池的典型特點(diǎn)。

兩種添加劑協(xié)同用途，在鋰金屬表面形成了一層保護(hù)層，該保護(hù)層致密、導(dǎo)電、堅(jiān)固，足以抑制樹(shù)突的生長(zhǎng)，同時(shí)保持良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在測(cè)試人們用于電子產(chǎn)品的典型電流密度時(shí)，受保護(hù)的金屬鋰陽(yáng)極可以再充電500次，并保持了高效率。

宋名桂說(shuō):“這種獨(dú)特的保護(hù)層使得鋰陽(yáng)極在循環(huán)過(guò)程中幾乎沒(méi)有形態(tài)變化，有效地減緩了鋰枝晶的生長(zhǎng)和不必要的副反應(yīng)。假如商業(yè)化，這種新配方有真正的潛力。與仍需數(shù)年時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)的固態(tài)電池相比，你不必改變制造程序，而且這將很快應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)，為開(kāi)發(fā)周期壽命長(zhǎng)的高能鋰金屬電池開(kāi)辟了一條有希望的道路。”

研究人員認(rèn)為，他們的技術(shù)具有可擴(kuò)展性和成本效益。

研究人員還在繼續(xù)研究電池，開(kāi)發(fā)出一種隔板，可以進(jìn)一步保護(hù)電池材料不變質(zhì)，提高安全性，同時(shí)又不會(huì)影響電池的性能。