鋰金屬電池愛長枝晶？美國科學家：刷上一層粉末即可解決

為了追求更好的電池，科學家們正在探索許多不同的設計，而鋰金屬是一種具有巨大潛力的結構。然而，枝晶的形成會迅速導致電池故障，阻礙了這項技術的發展。

近期，美國萊斯大學（Rice University）的科學家們提出了一種很有希望的解決方案，即在電極表面刷上一種細粉末，以確保電極的存活。這項研究成果已于近期發表在了《先進材料》雜志上。

眾所周知，在鋰金屬電池中，石墨作為陽極被純金屬鋰取代，這種材料提供了非常高的能量密度，可以使電池充電更快，并提供多達10倍的容量，但目前的技術還難以讓它長時間穩定地工作。當電池循環時，枝晶會在陽極上形成，并可能導致電池短路、故障或著火。

迄今為止，科學家已研發了不少可能的解決方案。在上述最新研究中，萊斯大學的科學家們試圖用一種新穎的“刷牙療法”來解決這個問題。

具體而言，這項技術首先要在陽極制造出一個有紋理的表面，然后刷上一種由磷和硫制成的粉末。這導致粉末與鋰金屬陽極反應，形成一個精細的保護膜，改變其表面能量。

萊斯大學化學家James Tour說，“這提供了一個金屬復合表面，可以防止鋰金屬從陽極流失、以及枝晶的產生，這是鋰金屬電池的常見問題。鋰金屬電池的容量遠遠超過了傳統的鋰離子電池，但鋰金屬往往難以反復充電。”

據稱，這種薄膜具有調節陽極表面的作用，使整個循環過程更為均勻，從而提高了電池的壽命。它在測試電池中進行了340次充電循環，結果發現它們比現有電池多保留了70%的容量。

此外，該薄膜在電池退化的另一個關鍵指標上也表現良好，即它可保持超低極化超過4000小時，大約是沒有該種薄膜的陽極的8倍。

Tour說，“這將簡化大容量電池的制造，同時大大改善它們。將這些粉末狀固體刷在鋰金屬陽極上，可以顯著減少枝晶的形成，從而減少電池短路。”

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