在電池中金屬展現了其雙重個性

電池研究人員一直將鋰金屬電極作為主要競爭者，以提高電池可存儲的能量而不增加重量。但是這種金屬形式的鋰存在一個困擾著這項研究工作的問題：隨著電池的充電，在金屬表面上會形成手指狀的鋰沉積物，這會妨礙性能甚至導致短路，從而損壞或損壞電池。禁用電池。

現在，麻省理工學院的一個研究人員小組說，它已經對這些沉積物的確切形成方式進行了最詳細的分析，并報告說有兩種完全不同的機制在起作用。雖然兩種形式的沉積物均由鋰細絲組成，但它們的生長方式取決于所施加的電流。簇狀的“苔蘚狀”沉積物形成率低，最終從其根部生長出來，相對容易控制。稀疏和快速推進的“樹突狀”投影僅在其尖端處增長。研究人員說，樹突狀類型更難處理，并且是造成大多數問題的原因。

他們的發現發表在本周的《能源與環境科學》雜志能源與環境科學雜志上。巨力，巴特爾能源聯盟核科學與工程教授，材料科學與工程教授;化學工程學助理教授Fikile Brushett;馬丁·巴贊特(Martin Z. Bazant)，EG Roos(1944年)，化學工程教授，數學教授。

這項研究提供了“關于鋰金屬生長的基礎實驗和理論見解，表明確實存在兩種不同的生長，” Bazant說。盡管已知這種生長發生在鋰表面，但這是第一個顯示兩種不同類型的研究-生苔從基部緩慢生長，而樹突從生長尖端迅速延伸。

他說，盡管以前的研究總是將兩種類型的生長總括在“樹枝狀”一詞下，但這項新研究表明了每種不同生長模式發生的精確條件，以及如何相對容易地控制苔蘚類型。

研究小組發現，可以通過添加由納米多孔陶瓷材料制成的隔離層來阻止生長根的苔蘚生長，該隔離層是一種納米級或十億分之一米的細孔的海綿狀材料。相比之下，尖端生長的樹突狀生長不容易被阻止，但是幸運的是，在實際的電池中不應發生。這些電池的正常工作電流遠低于與尖端生長沉積物相關的特征電流，因此，除非發生電解質的嚴重降解，否則不會形成這些沉積物。