科学家开发新式锂金属电池，或将下一代电池使用寿命提高到创纪录

据外媒报导，下一代电池的一个特别有出路的架构是运用纯锂金属，这种资料具有超卓的能量密度，可以使电动汽车在每次充电时行进更远。美国的一个研讨小组已经在这项技能上迈出了重要的一步，提出了一种长效锂金属电池的规划，该电池在破纪录的充电周期内仍能坚持功用。

这些类型的电池背面的主意是将阳极组件中运用的石墨换成纯锂金属，它可以包容多达10倍的能量。锂金属被一些研讨人员描绘为一种梦幻般的资料，被以为是协助咱们打破动力贮存的要害瓶颈的要害，但科学家们一直在尽力处理寿数问题，到现在为止开发的版别在运用过程中很快就会失效。

这种失利的原因之一是产生在阳极周围的杂乱反响，影响到阳极上面的一层薄膜，称为固体电解质界面相(SEI)。这层薄膜操控着从电解质溶液中进入阳极的分子，电子经过这层薄膜来回络绎于电池的另一个电极，即阴极。

这样一来，这种把关的效果使SEI承当了避免电池循环时产生不必要的化学反响的职责，而这正是美国动力部西北太平洋国家实验室(PNNL)的科学家在一项新研讨中所针对的机制。人们一般以为，添加阳极中的锂的数量是处理这一问题的办法之一，但该团队经过另一种办法发现了成功。

“许多人都以为，更厚的锂会使电池的寿数更长，”该论文的通讯作者肖杰说。“但这并不总是真的。每个锂金属电池都有一个优化的厚度，取决于其电池能量和规划。”

科学家们运用十分薄的锂条作为他们的阳极的根底，每条的宽度只要20微米，远比人的头发薄。这种阳极被加工成能量密度为350Wh/kg的袋式电池。今日运用的同类最好的锂离子电池的密度为250至300Wh/kg，因而尽管350Wh/kg在研讨界并非闻所未闻，但它将是对现在可用技能的显着改善。

在测验中，该团队发现，在创纪录的600次循环后，该电池坚持了76%的容量。相同的研讨人员在四年前展现了一个可以跨过50次循环的实验性锂电池，然后在两年前展现了一个可以跨过200次循环的锂电池。现在这个创纪录的版别是向前迈出的另一个要害步骤，依据该团队的说法，其持续时间远远超越相似研讨项目中正在开发的任何其他产品。

该团队将该规划的成功归功于较薄的条带促进了更好的SEI，因而与摧残重要电化学反响的较厚条带比较，电解质和阳极之间有更好的相互效果。在处理了与锂金属电池有关的一个要害问题之后，作者期望经过一个被称为Battery500的多组织联盟持续改善该技能，该联盟正在尽力实现500Wh/kg的能量密度。

"Battery500联盟在进步能量密度和延伸循环寿数方面取得了巨大发展，"2019年诺贝尔化学奖得主、该论文的一起作者斯坦利·惠廷厄姆(Stanley Whittingham)说。“但还有许多工作需要做。特别是，锂金属电池存在的安全问题有必要得到处理。这也是Battery500团队正在尽力处理的问题。”

该研讨宣布在《天然-动力》杂志上。