華盛頓州立大學(xué)的一個研究小組已經(jīng)開發(fā)出一種解決鋰金屬電池主要安全問題的方法，這項創(chuàng)新可以使高能電池更適合下一代儲能。

研究人員為其電池使用了一種配方，該配方可在其鋰陽極周圍形成獨特的保護層，從而保護電池免于降解，并使其在典型條件下可以更長的工作時間。在WSU機械與材料工程學(xué)院的助理教授Song Min-Kyu Song的帶領(lǐng)下，研究人員在《納米能源》雜志上報告了這項工作。

宋說，鋰金屬被認(rèn)為是電池的“夢想材料”。這是因為，在已知的固體材料中，它具有最高的能量密度，這意味著電池的使用壽命可以比為大多數(shù)現(xiàn)代電子設(shè)備供電的無處不在的鋰離子電池長兩倍。鋰離子電池通過使鋰離子在石墨陽極和鋰鈷氧化物陰極之間通過而工作時，鋰金屬電池中的陽極由高能鋰金屬制成。

宋說：“如果我們可以直接使用鋰金屬，則可以大大提高電池的能量密度。”

盡管鋰金屬的優(yōu)勢已經(jīng)眾所周知了數(shù)十年，但研究人員從未能夠使它們安全地工作。當(dāng)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，像圣誕樹的樹狀樹枝開始在鋰金屬上形成。樹突生長直至引起短路，起火或爆炸。即使不著火，鋰金屬電池也會很快失去充電能力。

華盛頓州立大學(xué)的研究小組開發(fā)了一種電池，在其中將二硫化硒(一種用于頭皮屑洗發(fā)水的無毒化學(xué)品)包裝到其陰極的多孔碳結(jié)構(gòu)中。他們向液體電解質(zhì)中添加了兩種添加劑，這些添加劑通常在下一代鋰電池中得到了探索。

Song說，這兩種添加劑協(xié)同工作，并在鋰金屬表面上形成了一層致密，導(dǎo)電且堅固的保護層，足以抑制樹枝狀晶體的生長，同時具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。在人們通常用于電子設(shè)備的典型電流密度下進行測試時，受保護的鋰金屬陽極能夠再充電500次并保持高效率。

他說：“這種獨特的保護層使鋰陽極在整個循環(huán)過程中幾乎沒有形態(tài)變化，并有效地減輕了鋰樹枝狀晶體的生長和有害的副反應(yīng)。”

研究人員認(rèn)為，他們的技術(shù)可以擴展且具有成本效益。

宋說：“如果將其商業(yè)化，這種新穎的配方將具有真正的潛力。”“與相距數(shù)年的固態(tài)電池相比，您無需更改制造程序，這將更快地應(yīng)用于實際行業(yè)，這為開發(fā)高能鋰金屬電池開辟了一條有希望的途徑循環(huán)壽命長。”

研究人員正在繼續(xù)研究電池，開發(fā)出一種隔板，該隔板將進一步保護電池材料免于變質(zhì)并增強安全性而不會影響性能。