華盛頓州立大學(xué)的一個研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種方法來解決鋰金屬電池的一個重要安全問題，這是一種創(chuàng)新，可以使高能電池更適合下一代能源存儲。

研究人員在他們的電池中使用了一種配方，在鋰陽極周圍形成了一層獨(dú)特的保護(hù)層，保護(hù)電池不退化，并使電池在典型條件下工作更長時間。華盛頓州立大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院助理教授宋名桂（音譯）Min-KyuSong領(lǐng)導(dǎo)的研究人員在《納米能源》雜志上報告了這項工作。

宋名桂表示，鋰金屬被認(rèn)為是電池的“理想材料”，這是因為，在已知的固體材料中，鋰金屬的能量密度最高，這意味著鋰金屬電池的續(xù)航時間是普通鋰離子電池的兩倍，而且比現(xiàn)代電子產(chǎn)品中普遍使用的鋰離子電池能儲存更多的能量。鋰離子電池的工作原理是在石墨陽極和鋰鈷氧化物陰極之間傳遞鋰離子，而鋰金屬電池的負(fù)極是由高能鋰金屬制成的。

宋名桂說：“假如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”。

盡管幾十年來人們已經(jīng)了解鋰金屬的優(yōu)點(diǎn)，但研究人員一直未能使它們安全工作。當(dāng)電子通過外部電路在正極和負(fù)極之間移動，為設(shè)備供應(yīng)能量時，鋰金屬上開始形成類似圣誕樹的樹突。樹突生長，直到引起電短路、火災(zāi)或爆炸。即使它們沒有著火，鋰金屬電池也會很快失去充電的能力。

華盛頓州立大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種電池，他們將二硫化硒(用于去屑洗發(fā)水的無毒化學(xué)物質(zhì))裝入多孔碳結(jié)構(gòu)中作為陰極。他們在液體電解質(zhì)中添加了兩種添加劑，這是下一代鋰離子電池的典型特點(diǎn)。

兩種添加劑協(xié)同用途，在鋰金屬表面形成了一層保護(hù)層，該保護(hù)層致密、導(dǎo)電、堅固，足以抑制樹突的生長，同時保持良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在測試人們用于電子產(chǎn)品的典型電流密度時，受保護(hù)的金屬鋰陽極可以再充電500次，并保持了高效率。

宋名桂說:“這種獨(dú)特的保護(hù)層使得鋰陽極在循環(huán)過程中幾乎沒有形態(tài)變化，有效地減緩了鋰枝晶的生長和不必要的副反應(yīng)。假如商業(yè)化，這種新配方有真正的潛力。與仍需數(shù)年時間才能實現(xiàn)的固態(tài)電池相比，你不必改變制造程序，而且這將很快應(yīng)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有希望的道路。”

研究人員認(rèn)為，他們的技術(shù)具有可擴(kuò)展性和成本效益。

研究人員還在繼續(xù)研究電池，開發(fā)出一種隔板，可以進(jìn)一步保護(hù)電池材料不變質(zhì)，提高安全性，同時又不會影響電池的性能。