锂金属电池关键瓶颈已破？全新空心结构可助大幅扩容 充电速度也更快

据报道，韩国国家科学技术研究委员会(National Research Council of Science & Technology)的科学家们日前展示了一种很有前景的新电池架构，它可能会大幅提高电池容量，并缩短充电时间。

据悉，这一突破源于一种高密度锂金属电池的新设计，这种电池可以小心地控制枝晶的生长，使其在数百次循环后仍能保持性能。

目前普遍使用的锂电池的阳极是由石墨制成的，但如果科学家能够使用纯锂金属，这将标志着储能技术的巨大飞跃。这是因为金属锂的理论容量约为3860毫安时/克，比石墨的372毫安时/克高10倍左右。这将可以使电动汽车和智能手机的续航时间更长。

然而，锂金属电池在循环过程中，枝晶会在阳极上形成，并可能导致电池短路、故障或着火。迄今为止，科学家已研发了不少可能的解决方案。在上述最新研究中，韩国的科学家们试图用一种“多孔碳结构”来解决这一问题。

据称，该结构具有一个空心的核心，作为阳极。而通过在循环过程中将锂储存在一个空心核中，能够防止枝晶生长和体积膨胀。不过，它们还会受到较差的电化学性能的影响，在循环过程中，仍会在结构表面形成不良的锂生长，这被称为顶部电镀。

因此，该团队在空心核心中加入了少量的金纳米颗粒。这些颗粒对锂离子具有亲和力，因此能够控制它们生长的方向，诱导它们进入内核，同时在壳层中形成纳米级的孔隙，进一步促进锂离子向空心中心的迁移。

研究人员表示，上述结构有助于防止枝晶和顶部电镀的生成，由此产生的电池设计在其模拟实验中显示出巨大的潜力。这项研究结果已于近期发表在了《ACS纳米 》(ACS Nano)杂志上。

测试结果显示，在高电流密度下、500次以上的充放电循环中，上述电池原型保持了82.5%的容量。研究小组认为，这种长寿命和高电流密度的容忍度意味着一种高容量电池，不仅可以实现更高的续航，而且充电速度也将更快。

研究小组组长Byung Gon Kim博士表示，“锂金属电池虽然具有高容量的优点，但由于稳定性和安全性等问题，要实现商业化还需要克服很多障碍。我们的研究非常宝贵，因为我们开发了一种大规模生产锂金属蓄电池的技术，具有高库仑效率，可用于快速充电的锂金属电池。”

目前，该团队正在努力将这种电池技术商业化，但首先需要开发一种兼容的电解质溶液，以便在使用过程中运输离子。

（文章来源：财联社）

文章来源：财联社