華盛頓州立大學(xué)的一個研究團隊開發(fā)了一種解決鋰金屬電池的一個主要安全問題的方法-這種創(chuàng)新可以使高能電池更適合下一代儲能。

研究人員為他們的電池使用了一種配方,，導(dǎo)致在他們的鋰陽極周圍形成一個獨特的保護層,，保護電池不被降解，并允許它們在典型的條件下工作更長時間,。 由WSU機械和材料工程學(xué)院助理教授宋敏-李玉牽頭,，研究人員在“納米能源”雜志上報道了這項工作。

宋說,，鋰金屬被認為是電池的“理想材料”,。 這是因為在已知的固體材料中,，它的能量密度最高，這意味著電池可以運行兩倍的時間,，并且比為大多數(shù)現(xiàn)代電子產(chǎn)品提供動力的無處不在的鋰離子電池具有更多的能量,。 當鋰離子電池通過在石墨陽極和鋰鈷氧化物陰極之間傳遞鋰離子來工作時，鋰金屬電池中的陽極是由高能鋰金屬制成的,。

宋說：“如果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?！?/p>

雖然鋰金屬的優(yōu)點已經(jīng)知道了幾十年,，但研究人員從未能夠使它們安全工作。 當電子通過外部電路在陽極和陰極之間移動以為設(shè)備供電時,，像樹枝狀的圣誕樹開始在鋰金屬上形成,。 樹突生長直到引起電短片、火災(zāi)或爆炸,。 即使它們不著火,，鋰金屬電池也很快失去充電能力。

WSU的研究團隊開發(fā)了一種電池,，將二硫硒（一種用于頭皮屑洗發(fā)水的無毒化學(xué)物質(zhì)）包裝成多孔碳結(jié)構(gòu)作為陰極,。 他們在液體電解質(zhì)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,。

宋說,，這兩種添加劑協(xié)同工作，在鋰金屬表面形成了一層保護層,，致密,、導(dǎo)電、堅固,，足以抑制樹突的生長,，同時具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。 當在典型的電流密度下測試時,，人們將用于電子產(chǎn)品,，保護的鋰金屬陽極能夠重新充電500次，并保持高效率,。

他說：“這種獨特的保護層使鋰陽極在循環(huán)過程中的形態(tài)變化很小,，并有效地減輕了鋰枝晶的生長和不必要的副反應(yīng)?！?/p>

研究人員認為,，他們的技術(shù)可以是可擴展的和成本效益高的。

宋說：“如果商業(yè)化的話,，這種新穎的配方確實有潛力,?！?“與仍有數(shù)年之久的固態(tài)電池相比，你不必改變制造程序,，這將更快地適用于實際工業(yè),，為開發(fā)周期壽命長的高能鋰金屬電池開辟了一條很有前途的道路?！?/p>

研究人員正在繼續(xù)研究電池,，開發(fā)一種分離器，進一步保護電池材料不變質(zhì),，并在不損害性能的情況下提高安全性,。