研究人員展示了下一代鋰金屬電池的進步

華盛頓州立大學的研究小組已經開發出一種解決鋰金屬電池主要安全問題的方法，這項創新可以使高能電池更適合下一代儲能。

研究人員為其電池使用了一種配方，該配方可在其鋰陽極周圍形成獨特的保護層，從而保護電池免于降解，并使其在典型條件下可以更長的工作時間。在WSU機械與材料工程學院助理教授Song Min-Kyu Song的帶領下，研究人員在《納米能源》雜志上報告了這項工作。

宋說，鋰金屬被認為是電池的“夢想材料”。這是因為在已知的固體材料中，它具有最高的能量密度，這意味著電池的使用壽命是目前為大多數現代電子設備供電的無處不在的鋰離子電池的兩倍。鋰離子電池通過使鋰離子在石墨陽極和鋰鈷氧化物陰極之間通過而工作時，鋰金屬電池中的陽極由高能鋰金屬制成。

宋說：“如果我們可以直接使用鋰金屬，則可以大大提高電池的能量密度。”

盡管鋰金屬的優點已經眾所周知了數十年，但研究人員從未能夠使它們安全地工作。當電子通過外部電路在陽極和陰極之間移動以為設備供電時，像圣誕樹的樹狀樹枝開始在鋰金屬上形成。樹突生長直到引起短路，起火或爆炸。即使不著火，鋰金屬電池也會很快失去充電能力。

WSU的研究小組開發了一種電池，在其中將二硫化硒(一種用于頭皮屑洗發水的無毒化學品)包裝到其陰極的多孔碳結構中。他們向液體電解質中添加了兩種添加劑，這些添加劑通常是在下一代鋰電池中探索的。

Song說，這兩種添加劑協同作用，并在鋰金屬表面上形成了一層致密，導電且堅固的保護層，足以抑制樹枝狀晶體的生長，同時又具有良好的循環穩定性。在人們通常用于電子設備的典型電流密度下進行測試時，受保護的鋰金屬陽極能夠再充電500次并保持高效率。

他說：“這種獨特的保護層使鋰陽極在整個循環過程中幾乎沒有形態變化，并有效減輕了鋰樹枝狀晶體的生長和不良的副反應，”他說。

研究人員認為，他們的技術可以擴展且具有成本效益。

宋說：“如果將其商業化，這種新穎的配方將具有真正的潛力。” “與尚需多年的固態電池相比，您無需更改制造程序，這將更早地應用于實際行業，這為開發高能鋰金屬電池開辟了一條有希望的途徑循環壽命長。”

研究人員正在繼續研究電池，開發出一種可進一步保護電池材料免于變質并增強安全性而不損害性能的隔板。