韓研發鋰金屬電池 智能手機用足一周免充電

［星島綜合報道] 韓國國家科學科技研究委員會的科學家們展示了一種很有潛力的新電池結構，這種結構可能會令容量和充電時間有巨大改進。

這一突破源於高密度鋰金屬電池的新設計，該設計仔細控制有問題的離子生長，使其能夠在數百次循環中保持功能。

今天使用的鋰電池有一個由石墨製成的陽極部件，但如果科學家們能夠使用純鋰金屬來代替，這將標誌著能源儲存技術的巨大飛躍。這是因為理論上鋰金屬的容量約為10倍，約為3860毫安時/克，而石墨為372毫安時/克，例如，每次充電可使電動汽車行駛得更遠，或使智能手機運行一周。

但是，這些電池通過不同的化學反應產生能量，隨之而來的是另一系列需要解決的問題。隨著鋰金屬電池的循環，鋰離子在陽極表面不均勻地生長，形成被稱為樹枝狀的觸角。這些突起會導致陽極膨脹，電池短路或起火。大量的研究集中在解決這個問題上。

這項新研究的作者用一種具有空心的多孔碳結構作為陽極來解決這個問題。這些被稱為可燃鋰核殼的宿主被認為是這一領域令人振奮的前景，它們能夠在循環過程中，通過將鋰存放在空心中來防止枝晶(dendrite)生長和體積膨脹。然而，它們確實在另一個方面受到不良電化學性能的影響，在操作過程中仍然在結構表面形成不良的鋰生長，這就是所謂的頂部電鍍。

該團隊已經為這些結構開發了一種新的設計，在空心的核心中加入了少量的金納米粒子。這些顆粒對鋰離子有親和力，因此能夠控制它們的生長方向，將它們「哄騙」到核心中，同時也在外殼中形成納米級的孔隙，進一步促進鋰離子向空心中心遷移。

這有助於防止枝晶生長和頂層電鍍，由此產生的電池設計在該團隊的模擬實驗中顯示出巨大的潛力。在大電流充電條件下，鋰離子沉積被保持在結構內，並使其在高電流密度下的500次充電循環中保持82.5%的容量。研究小組認為，這種壽命和對高電流密度的耐受性指向了一種高容量的電池，它不僅可以走得更遠，而且可以快速充電。

領導該研究小組的Byung Gon Kim博士說：「儘管有高容量的優點，鋰金屬電池在商業化方面還有許多障礙需要克服，主要是由於穩定性和安全性問題。我們的研究非常有價值，因為我們開發了一種大規模生產具有高庫侖效率的鋰金屬儲能器的技術，用於快速充電的鋰金屬電池。」

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

圖片： National Research Council of Science & Technology、EurekAlert

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