电池突破可以为电动汽车增压

电动汽车 （EV） 行业一直在寻找一种可充电电池，一次充电可行驶数百英里，这导致研究人员寻求用锂金属阳极替代目前用于 EV 电池的石墨阳极。能源部劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）和卡内基梅隆大学的研究人员报告 了一种可能改变游戏规则的解决方案——一种由聚合物和陶瓷制成的新型软固体电解质，可抑制枝晶的形成。可能导致电池故障的锂金属阳极。

研究人员表示，虽然锂金属将电动汽车的行驶里程延长了 30% 至 50%，但该技术在充电和放电循环期间会在锂阳极上形成锂枝晶，被描述为微小的树状缺陷，从而缩短电池寿命。如果与阴极接触，它们也会使电池短路。

研究人员在《 自然材料》杂志上报告 说，新型软固体电解质在早期成核阶段抑制枝晶生长并导致电池失效。

几十年来，研究人员并没有假设像陶瓷这样坚硬的固体电解质最能有效地防止枝晶，而是采用了一种柔软的固体电解质方法来解决这个问题。研究人员说，设计的关键是使用具有内在微孔性的软聚合物或 PIM。

为了证明新的 PIM 复合电解质可以抑制枝晶的形成，研究人员在伯克利实验室的 高级光源中使用 X 射线 来创建锂金属和电解质之间界面的 3D 图像，并在长达大电流16小时。该演示表明锂在新 PIM 的作用下持续平稳增长。

此外，像锂金属电池这样的固态存储技术虽然提供了高能量密度和安全性，但也存在材料和加工方面的挑战。

研究人员表示，这种新型柔性固体电池可以制成锂箔卷，其中电解质作为阳极和电池隔膜之间的层压材料。它们被称为锂电极子组件或 LESA，可用作传统石墨阳极的直接替代品，从而允许电池制造商使用其现有的装配线。

“我们的枝晶抑制技术对电池行业具有令人兴奋的影响，”伯克利实验室分子铸造厂的科学家、该论文的合著者布雷特赫尔姆斯 在一份声明中说。“有了它，电池制造商可以生产出更安全、能量密度高、循环寿命长的锂金属电池。”

Helms 还指出，用这种新电解质制造的锂金属电池可用于为电动飞机提供动力。在高级研究计划署能源部 （ARPA-E） 的 IONICS 计划下，24M Technologies 已将这些材料集成到电动汽车和电动垂直起降飞机 （eVTOL） 的电池中。　　

      审核编辑：彭静