研究人员展示了下一代锂金属电池的进步

华盛顿州立大学的研究小组已经开发出一种解决锂金属电池主要安全问题的方法，这项创新可以使高能电池更适合下一代储能。

研究人员为其电池使用了一种配方，该配方可在其锂阳极周围形成独特的保护层，从而保护电池免于降解，并使其在典型条件下可以更长的工作时间。在WSU机械与材料工程学院助理教授Song Min-Kyu Song的带领下，研究人员在《纳米能源》杂志上报告了这项工作。

宋说，锂金属被认为是电池的“梦想材料”。这是因为在已知的固体材料中，它具有最高的能量密度，这意味着电池的使用寿命是目前为大多数现代电子设备供电的无处不在的锂离子电池的两倍。锂离子电池通过使锂离子在石墨阳极和锂钴氧化物阴极之间通过而工作时，锂金属电池中的阳极由高能锂金属制成。

宋说：“如果我们可以直接使用锂金属，则可以大大提高电池的能量密度。”

尽管锂金属的优点已经众所周知了数十年，但研究人员从未能够使它们安全地工作。当电子通过外部电路在阳极和阴极之间移动以为设备供电时，像圣诞树的树状树枝开始在锂金属上形成。树突生长直到引起短路，起火或爆炸。即使不着火，锂金属电池也会很快失去充电能力。

WSU的研究小组开发了一种电池，在其中将二硫化硒(一种用于头皮屑洗发水的无毒化学品)包装到其阴极的多孔碳结构中。他们向液体电解质中添加了两种添加剂，这些添加剂通常是在下一代锂电池中探索的。

Song说，这两种添加剂协同作用，并在锂金属表面上形成了一层致密，导电且坚固的保护层，足以抑制树枝状晶体的生长，同时又具有良好的循环稳定性。在人们通常用于电子设备的典型电流密度下进行测试时，受保护的锂金属阳极能够再充电500次并保持高效率。

他说：“这种独特的保护层使锂阳极在整个循环过程中几乎没有形态变化，并有效减轻了锂树枝状晶体的生长和不良的副反应，”他说。

研究人员认为，他们的技术可以扩展且具有成本效益。

宋说：“如果将其商业化，这种新颖的配方将具有真正的潜力。” “与尚需多年的固态电池相比，您无需更改制造程序，这将更早地应用于实际行业，这为开发高能锂金属电池开辟了一条有希望的途径循环寿命长。”

研究人员正在继续研究电池，开发出一种可进一步保护电池材料免于变质并增强安全性而不损害性能的隔板。