關(guān)注：鋰金屬電池關(guān)鍵瓶頸已破？全新空心結(jié)構(gòu)可助大幅擴(kuò)容 充電速度也更快

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財(cái)聯(lián)社上海8月30日訊（編輯 黃君芝）據(jù)報(bào)道，韓國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究委員會(huì)（National Research Council of Science & Technology）的科學(xué)家們?nèi)涨罢故玖艘环N很有前景的新電池架構(gòu)，它可能會(huì)大幅提高電池容量，并縮短充電時(shí)間。

據(jù)悉，這一突破源于一種高密度鋰金屬電池的新設(shè)計(jì)，這種電池可以小心地控制枝晶的生長(zhǎng)，使其在數(shù)百次循環(huán)后仍能保持性能。

目前普遍使用的鋰電池的陽(yáng)極是由石墨制成的，但如果科學(xué)家能夠使用純鋰金屬，這將標(biāo)志著儲(chǔ)能技術(shù)的巨大飛躍。這是因?yàn)榻饘黉嚨睦碚撊萘考s為3860毫安時(shí)/克，比石墨的372毫安時(shí)/克高10倍左右。這將可以使電動(dòng)汽車和智能手機(jī)的續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。

然而，鋰金屬電池在循環(huán)過(guò)程中，枝晶會(huì)在陽(yáng)極上形成，并可能導(dǎo)致電池短路、故障或著火。迄今為止，科學(xué)家已研發(fā)了不少可能的解決方案。在上述最新研究中，韓國(guó)的科學(xué)家們?cè)噲D用一種“多孔碳結(jié)構(gòu)”來(lái)解決這一問(wèn)題。

據(jù)稱，該結(jié)構(gòu)具有一個(gè)空心的核心，作為陽(yáng)極。而通過(guò)在循環(huán)過(guò)程中將鋰儲(chǔ)存在一個(gè)空心核中，能夠防止枝晶生長(zhǎng)和體積膨脹。不過(guò)，它們還會(huì)受到較差的電化學(xué)性能的影響，在循環(huán)過(guò)程中，仍會(huì)在結(jié)構(gòu)表面形成不良的鋰生長(zhǎng)，這被稱為頂部電鍍。

因此，該團(tuán)隊(duì)在空心核心中加入了少量的金納米顆粒。這些顆粒對(duì)鋰離子具有親和力，因此能夠控制它們生長(zhǎng)的方向，誘導(dǎo)它們進(jìn)入內(nèi)核，同時(shí)在殼層中形成納米級(jí)的孔隙，進(jìn)一步促進(jìn)鋰離子向空心中心的遷移。

研究人員表示，上述結(jié)構(gòu)有助于防止枝晶和頂部電鍍的生成，由此產(chǎn)生的電池設(shè)計(jì)在其模擬實(shí)驗(yàn)中顯示出巨大的潛力。這項(xiàng)研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《ACS納米 》（ACS Nano）雜志上。

測(cè)試結(jié)果顯示，在高電流密度下、500次以上的充放電循環(huán)中，上述電池原型保持了82.5%的容量。研究小組認(rèn)為，這種長(zhǎng)壽命和高電流密度的容忍度意味著一種高容量電池，不僅可以實(shí)現(xiàn)更高的續(xù)航，而且充電速度也將更快。

研究小組組長(zhǎng)Byung Gon Kim博士表示，“鋰金屬電池雖然具有高容量的優(yōu)點(diǎn)，但由于穩(wěn)定性和安全性等問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還需要克服很多障礙。我們的研究非常寶貴，因?yàn)槲覀冮_發(fā)了一種大規(guī)模生產(chǎn)鋰金屬蓄電池的技術(shù)，具有高庫(kù)侖效率，可用于快速充電的鋰金屬電池。”

目前，該團(tuán)隊(duì)正在努力將這種電池技術(shù)商業(yè)化，但首先需要開發(fā)一種兼容的電解質(zhì)溶液，以便在使用過(guò)程中運(yùn)輸離子。

關(guān)鍵詞： 鋰金屬電池