據(jù)外媒報(bào)道，在一項(xiàng)新研究中，研究人員表示，快充鋰金屬電池最快可在一小時(shí)內(nèi)完成充電。

(圖片來源：加州大學(xué)圣地亞哥分校)

這要?dú)w功于鋰金屬晶體，因其可在獨(dú)特的表面上快速均勻地形成和生長(zhǎng)。訣竅在于使用鋰本不“喜歡”的晶體生長(zhǎng)表面。令電池研究人員感興趣的是，“這些種子晶體生長(zhǎng)出均勻致密的鋰金屬層”，可以減少枝晶。在電池負(fù)極上形成的枝晶，是影響快充超能密度鋰金屬電池發(fā)展的長(zhǎng)期障礙。

該項(xiàng)研究由加州大學(xué)圣地亞哥分校(California San Diego)的研究人員負(fù)責(zé)。這種新方法可以使鋰金屬電池在大約一小時(shí)內(nèi)完成充電，堪比目前的鋰離子電池。加州大學(xué)圣地亞哥分校與加州大學(xué)歐文分校(UC Irvine)的成像研究人員合作，于2023年2月9日在《自然能源》雜志上發(fā)表了關(guān)于開發(fā)快速充電鋰金屬電池的進(jìn)展報(bào)告。

為了生長(zhǎng)鋰金屬晶體，研究人員用由氟化鋰和鐵制成的疏鋰納米復(fù)合材料表面，取代鋰金屬電池負(fù)極上廣泛存在的銅表面。利用這種疏鋰表面進(jìn)行鋰沉積，從而形成鋰晶體種子，并生長(zhǎng)出致密的鋰層，即使在高充電率下也是如此。其結(jié)果是實(shí)現(xiàn)可以快速充電的長(zhǎng)循環(huán)壽命鋰金屬電池。

研究人員Ping Liu教授表示：“這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)在于這種特殊的納米復(fù)合材料表面。研究人員挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀念，即生長(zhǎng)鋰晶體需要什么樣的表面。普遍的看法是，鋰在它喜歡的表面上生長(zhǎng)得更好，即親鋰表面。在這項(xiàng)工作中，研究人員證明，這并不總是正確的。此次使用的是不親鋰底層，但可提供豐富的成核位置，以及快速的表面鋰運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)因素促進(jìn)了晶體生長(zhǎng)。這是通過科學(xué)洞察力來解決技術(shù)問題的一個(gè)很好的例子。”

這項(xiàng)新進(jìn)展或?qū)⒋龠M(jìn)能量密集型鋰金屬電池的廣泛應(yīng)用。這種電池的電荷密度高，在電動(dòng)汽車和便攜式電子產(chǎn)品中擁有巨大的潛力。然而，為了保持電池性能并避免安全問題，充分減少鋰枝晶形成，目前鋰金屬電池的充電速度極慢。