在电池中金属展现了其双重个性

电池研究人员一直将锂金属电极作为主要竞争者，以提高电池可存储的能量而不增加重量。但是这种金属形式的锂存在一个困扰着这项研究工作的问题：随着电池的充电，在金属表面上会形成手指状的锂沉积物，这会妨碍性能甚至导致短路，从而损坏或损坏电池。禁用电池。

现在，麻省理工学院的一个研究人员小组说，它已经对这些沉积物的确切形成方式进行了最详细的分析，并报告说有两种完全不同的机制在起作用。虽然两种形式的沉积物均由锂细丝组成，但它们的生长方式取决于所施加的电流。簇状的“苔藓状”沉积物形成率低，最终从其根部生长出来，相对容易控制。稀疏和快速推进的“树突状”投影仅在其尖端处增长。研究人员说，树突状类型更难处理，并且是造成大多数问题的原因。

他们的发现发表在本周的《能源与环境科学》杂志能源与环境科学杂志上。巨力，巴特尔能源联盟核科学与工程教授，材料科学与工程教授;化学工程学助理教授Fikile Brushett;马丁·巴赞特(Martin Z. Bazant)，EG Roos(1944年)，化学工程教授，数学教授。

这项研究提供了“关于锂金属生长的基础实验和理论见解，表明确实存在两种不同的生长，” Bazant说。尽管已知这种生长发生在锂表面，但这是第一个显示两种不同类型的研究-生苔从基部缓慢生长，而树突从生长尖端迅速延伸。

他说，尽管以前的研究总是将两种类型的生长总括在“树枝状”一词下，但这项新研究表明了每种不同生长模式发生的精确条件，以及如何相对容易地控制苔藓类型。

研究小组发现，可以通过添加由纳米多孔陶瓷材料制成的隔离层来阻止生长根的苔藓生长，该隔离层是一种纳米级或十亿分之一米的细孔的海绵状材料。相比之下，尖端生长的树突状生长不容易被阻止，但是幸运的是，在实际的电池中不应发生。这些电池的正常工作电流远低于与尖端生长沉积物相关的特征电流，因此，除非发生电解质的严重降解，否则不会形成这些沉积物。