有科學(xué)家認(rèn)為，想要極大地改善當(dāng)前鋰離子電池的性能，引入鋰金屬作為陽極組件，或許是一個(gè)可行的方法。而華盛頓州立大學(xué)（WSU）研究人員提出的一種“夢(mèng)想材料”，能夠替代當(dāng)前的負(fù)極材料，從而大舉推動(dòng)鋰電池的發(fā)展。事實(shí)證明，想要將鋰電池安全地集成到設(shè)備中，仍面臨著一些考驗(yàn)。
不過現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)提出了克服這一障礙的方法。通過采用一種新的設(shè)計(jì)，在材料周圍添加一層保護(hù)，以隔絕起火隱患。
據(jù)悉，在充放電的過程中，鋰離子可在兩個(gè)電極之間來回移動(dòng)。當(dāng)前陽極多為石墨與銅的混合材料制作，但科學(xué)家看到了極大的改進(jìn)空間。
華盛頓州立大學(xué)的 Min-Kyu Song 表示：“純鋰金屬在固體材料中提供了最高的能量密度，若被用作陽極，可將鋰電池的壽命延長(zhǎng)兩倍、并容納更多的能量”。
此前，將鋰金屬集成到鋰離子電池中的努力，一直受到安全問題的困擾。當(dāng)鋰離子在電池兩極間來回傳遞時(shí)，回導(dǎo)致在材料表面形成所謂的枝晶。
這些觸手狀的突起可能導(dǎo)致材料破裂短路，快速失去電荷、引發(fā)電擊甚至火災(zāi)。不過 WSU 新開發(fā)的電池，已經(jīng)較好地克服了圍繞純鋰金屬陽極的一些安全問題。
Min-Kyu Song 帶領(lǐng)的一支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，想到了由多孔結(jié)構(gòu)的無毒化學(xué)物質(zhì)（二硫化硒）制成電池的陰極。
同時(shí)向電解質(zhì)溶液（供鋰離子在兩極間來回移動(dòng)的介質(zhì)）中引入兩種添加劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種混合材料可在鋰金屬陽極表面上形成保護(hù)層。
其具有致密、導(dǎo)電和堅(jiān)固的特性，能夠促進(jìn)良好的充電穩(wěn)定性，同時(shí)避免形成危險(xiǎn)的晶枝。后續(xù)測(cè)試表明，新型電池不僅可以充電 500 次，還可以保持高效率。
Min-Kyu Song 表示：“這種獨(dú)特的保護(hù)層，在循環(huán)過程中幾乎不會(huì)引起鋰陽極的形態(tài)變化，并有效減輕鋰枝晶的生長(zhǎng)和有害的副反應(yīng)”。
最后，科學(xué)家還致力于將純鋰金屬陽極引入電池的其它方法，包括用固態(tài)電（而非液態(tài)）電解質(zhì)。
近年來，這類固態(tài)電池已經(jīng)顯現(xiàn)出激動(dòng)人心的潛力。不過 WSU 團(tuán)隊(duì)的方案，顯然擁有更切實(shí)際的商業(yè)化優(yōu)勢(shì)。
