IT之家 1 月 9 日消息，哈佛大學約翰?A?保爾森工程與應(yīng)用科學學院 (SEAS) 的研究人員近日開發(fā)了一種新型鋰金屬固態(tài)電池,，可以充放電循環(huán)至少 6000 次,，比任何其他袋式電池都要多，而且可以在幾分鐘內(nèi)完成充電。相關(guān)研究成果發(fā)表在知名學術(shù)期刊《自然材料》上。

“鋰金屬陽極電池被視為電池領(lǐng)域的圣杯，因為它的容量是商用石墨陽極的十倍,，可以大幅提高電動汽車的續(xù)航里程?！盨EAS 材料科學副教授,、該研究的資深作者李欣（音譯）在一份聲明中表示。

然而,，這種電池的設(shè)計面臨著巨大的挑戰(zhàn),，那就是陽極表面會形成枝晶。這些枝晶會向電解質(zhì)生長,，刺穿隔膜,，導致電池短路甚至起火。

據(jù)IT之家了解，枝晶的形成發(fā)生在充電過程中,，鋰離子從正極移動到負極,，并通過一種稱為電鍍的過程附著在陽極表面。這種電鍍過程會導致陽極表面不均勻,，為枝晶的形成創(chuàng)造條件,。而在放電過程中，陽極上的鋰金屬需要被剝離,，但由于表面不均勻,，剝離過程可能會很慢，形成凹坑,，進一步加劇下一次充電的不均勻沉積,。

2021 年,，李欣團隊設(shè)計了一種多層電池,，在陰極和陽極之間夾雜了不同穩(wěn)定性的材料。這種多層多材料設(shè)計通過控制和限制鋰枝晶的生長,，防止其穿透隔膜,。

在這項新的研究中，李欣團隊通過在陽極中使用微米級硅顆粒,，成功限制了枝晶的形成,。這些硅顆粒能夠約束鋰化反應(yīng)，促進鋰金屬的均勻電鍍形成厚層,。

在該設(shè)計中,，當鋰離子在充電過程中從陰極移動到陽極時，鋰化反應(yīng)被限制在淺層表面,，離子附著在硅顆粒表面而不進一步滲透,。這與傳統(tǒng)鋰離子電池的化學反應(yīng)截然不同，后者通過深度鋰化反應(yīng)穿透硅顆粒,，最終導致其被破壞,。

在固態(tài)電池中，硅顆粒表面的鋰離子受到限制,，并經(jīng)歷動態(tài)的鋰化過程,，在硅顆粒核心周圍形成鋰金屬電鍍層。這些被電鍍的顆粒形成了一個均勻的表面,，電流密度均勻分布,，防止了枝晶的生長。研究團隊表示,，由于電鍍和剝離過程可以在平坦的表面上快速發(fā)生,，這種電池可以在約 10 分鐘內(nèi)完成充電。

研究人員構(gòu)建了一個郵票大小的袋式電池，經(jīng)過 6,000 次循環(huán)后仍能保持 80% 的容量,，性能遠超目前其他袋式電池技術(shù),。這項技術(shù)已通過哈佛大學科技發(fā)展辦公室授權(quán)給 Adden Energy 公司，該公司將擴大該技術(shù)規(guī)模,，構(gòu)建智能手機大小的袋式電池,。