新型涂层使锂金属电池焕发活力

斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的研究人员取得突破的关键是防止电池中的树突积聚。他们的研究结果发表在焦耳．

在实验室测试中，据说这种涂层显著延长了电池的寿命。它还通过极大地限制刺穿电池正极和负极之间隔板的枝晶来解决燃烧问题。除了损坏电池外，树突还会在电池的易燃液体中造成短路。

“我们正在解决锂金属电池的圣杯，”化学工程教授鲍振南说，他是该论文的高级作者，他和斯坦福大学运营的美国能源部科学办公室实验室SLAC的材料科学与工程和光子科学教授崔毅一起。鲍补充说，树突阻碍了锂金属电池在下一代电动汽车中的应用。

锂金属电池每磅的电量至少比锂离子电池多三分之一，而且更轻，因为它们使用轻质锂作为带正电的一端，而不是更重的石墨。如果它们更可靠，这些电池将有利于一系列消费电子产品，但真正的突破将是汽车，崔说，因为电动汽车最大的缺点是它们的电池消耗了大约四分之一的能量来携带自己。

“传统锂离子电池的容量几乎已经发展到了极限，”斯坦福大学博士生大卫·麦卡尼说，他是这项研究的共同主要作者。“因此，开发新型电池以满足现代电子设备对能量密度的高要求至关重要。”

斯坦福大学和SLAC的研究小组在标准锂金属电池的阳极上测试了他们的涂层，这是树枝晶通常形成的地方。他们将特殊涂层的阳极与其他商业上可用的组件结合起来，创造了一个完全可操作的电池。在160次循环后，他们的锂金属电池仍然提供了第一次循环时85%的电量。经过这么多次循环后，普通的锂金属电池的充电效率约为30%，即使它们不爆炸，也几乎毫无用处。

这种新型涂层通过形成一个分子网络，将带电的锂离子均匀地输送到电极上，从而防止了枝晶的形成。它可以防止这些电池中常见的不必要的化学反应，还可以减少阳极上的化学物质积聚，从而降低电池的供电能力。

“我们的新涂层设计使锂金属电池稳定，并有进一步发展的希望，”另一位共同主要作者，斯坦福大学博士生Zhiao Yu说。

该小组现在正在改进他们的涂层设计，以增加容量保持和测试电池在更多的周期。

崔在一份声明中说:“虽然在电动汽车上使用可能是最终目标，但商业化可能会从消费电子产品开始，首先展示电池的安全性。”

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