韩研发锂金属电池 智能手机用足一周免充电

［星岛综合报道] 韩国国家科学科技研究委员会的科学家们展示了一种很有潜力的新电池结构，这种结构可能会令容量和充电时间有巨大改进。

这一突破源于高密度锂金属电池的新设计，该设计仔细控制有问题的离子生长，使其能够在数百次循环中保持功能。

今天使用的锂电池有一个由石墨制成的阳极部件，但如果科学家们能够使用纯锂金属来代替，这将标志着能源储存技术的巨大飞跃。这是因为理论上锂金属的容量约为10倍，约为3860毫安时/克，而石墨为372毫安时/克，例如，每次充电可使电动汽车行驶得更远，或使智能手机运行一周。

但是，这些电池通过不同的化学反应产生能量，随之而来的是另一系列需要解决的问题。随着锂金属电池的循环，锂离子在阳极表面不均匀地生长，形成被称为树枝状的触角。这些突起会导致阳极膨胀，电池短路或起火。大量的研究集中在解决这个问题上。

这项新研究的作者用一种具有空心的多孔碳结构作为阳极来解决这个问题。这些被称为可燃锂核壳的宿主被认为是这一领域令人振奋的前景，它们能够在循环过程中，通过将锂存放在空心中来防止枝晶(dendrite)生长和体积膨胀。然而，它们确实在另一个方面受到不良电化学性能的影响，在操作过程中仍然在结构表面形成不良的锂生长，这就是所谓的顶部电镀。

该团队已经为这些结构开发了一种新的设计，在空心的核心中加入了少量的金纳米粒子。这些颗粒对锂离子有亲和力，因此能够控制它们的生长方向，将它们“哄骗”到核心中，同时也在外壳中形成纳米级的孔隙，进一步促进锂离子向空心中心迁移。

这有助于防止枝晶生长和顶层电镀，由此产生的电池设计在该团队的模拟实验中显示出巨大的潜力。在大电流充电条件下，锂离子沉积被保持在结构内，并使其在高电流密度下的500次充电循环中保持82.5%的容量。研究小组认为，这种寿命和对高电流密度的耐受性指向了一种高容量的电池，它不仅可以走得更远，而且可以快速充电。

领导该研究小组的Byung Gon Kim博士说：“尽管有高容量的优点，锂金属电池在商业化方面还有许多障碍需要克服，主要是由于稳定性和安全性问题。我们的研究非常有价值，因为我们开发了一种大规模生产具有高库仑效率的锂金属储能器的技术，用于快速充电的锂金属电池。”

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

图片： National Research Council of Science & Technology、EurekAlert

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