鋰金屬電池關鍵瓶頸已破？全新空心結構可助大幅擴容 充電速度也更快

財聯社上海8月30日訊（編輯 黃君芝）據報道，韓國國家科學技術研究委員會（National Research Council of Science & Technology）的科學家們日前展示了一種很有前景的新電池架構，它可能會大幅提高電池容量，并縮短充電時間。

據悉，這一突破源于一種高密度鋰金屬電池的新設計，這種電池可以小心地控制枝晶的生長，使其在數百次循環后仍能保持性能。

目前普遍使用的鋰電池的陽極是由石墨制成的，但如果科學家能夠使用純鋰金屬，這將標志著儲能技術的巨大飛躍。這是因為金屬鋰的理論容量約為3860毫安時/克，比石墨的372毫安時/克高10倍左右。這將可以使電動汽車和智能手機的續航時間更長。

然而，鋰金屬電池在循環過程中，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，韓國的科學家們試圖用一種“多孔碳結構”來解決這一問題。

據稱，該結構具有一個空心的核心，作為陽極。而通過在循環過程中將鋰儲存在一個空心核中，能夠防止枝晶生長和體積膨脹。不過，它們還會受到較差的電化學性能的影響，在循環過程中，仍會在結構表面形成不良的鋰生長，這被稱為頂部電鍍。

因此，該團隊在空心核心中加入了少量的金納米顆粒。這些顆粒對鋰離子具有親和力，因此能夠控制它們生長的方向，誘導它們進入內核，同時在殼層中形成納米級的孔隙，進一步促進鋰離子向空心中心的遷移。

研究人員表示，上述結構有助于防止枝晶和頂部電鍍的生成，由此產生的電池設計在其模擬實驗中顯示出巨大的潛力。這項研究結果已于近期發表在了《ACS納米 》（ACS Nano）雜志上。

測試結果顯示，在高電流密度下、500次以上的充放電循環中，上述電池原型保持了82.5%的容量。研究小組認為，這種長壽命和高電流密度的容忍度意味著一種高容量電池，不僅可以實現更高的續航，而且充電速度也將更快。

研究小組組長Byung Gon Kim博士表示，“鋰金屬電池雖然具有高容量的優點，但由于穩定性和安全性等問題，要實現商業化還需要克服很多障礙。我們的研究非常寶貴，因為我們開發了一種大規模生產鋰金屬蓄電池的技術，具有高庫侖效率，可用于快速充電的鋰金屬電池。”

目前，該團隊正在努力將這種電池技術商業化，但首先需要開發一種兼容的電解質溶液，以便在使用過程中運輸離子。

本文轉自:科創板日報