美國康奈爾大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)給鋰電池“加鹽”后可延長其壽命

用鹽來腌制肉類并延長其保存期限，已經(jīng)有很長一段歷史。而現(xiàn)在，美國康奈爾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，給鋰基電池的陽極添加某些“鹽”的話，還可以大幅延長其使用壽命——因?yàn)榇伺e能極大地緩解電池在長久使用后所存在的退化問題。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可適用于其他基于金屬的化學(xué)應(yīng)用，比如更輕和更節(jié)能的致密型鋰硫電池，并且有望于3年后投入商業(yè)化應(yīng)用。

在剛被制造出來的時(shí)候，一枚基于金屬的電池的陽極材料是被盡可能均勻地沉積著，但是在經(jīng)過一次次的充放電循環(huán)后，有害的微小枝晶會逐漸積累，并對電池造成危害。枝晶可導(dǎo)致電極表面上產(chǎn)生內(nèi)部短路并引發(fā)電池過熱，假如失控，還會導(dǎo)致潛在的危險(xiǎn)。更可怕的是，如果熱量將晶體本身給融化了，就會產(chǎn)生“孤立區(qū)域”，長此以往，電池的容量就會因?yàn)榻饘賲^(qū)域的電路斷開而逐漸減少。這是許多金屬電池(包括鋰電池)都會面臨的問題。

好消息是，由康奈爾大學(xué)Lynden Archer教授所帶領(lǐng)的一個研究小組，已經(jīng)采取一種全新的方法，能夠阻止這些有害晶體的生長。

在檢視了沉積過程中的化學(xué)穩(wěn)定性之后，科學(xué)家們決定在電解質(zhì)中添加鹵鹽。正如預(yù)期的那樣，它能夠非常有效地防止枝晶在鋰電池陽極納米涂層上的生成。

據(jù)研究人員介紹，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)可能使電池的循環(huán)使用壽命被極大地延長。此外，該方法也適用于采用其他化學(xué)物質(zhì)組成的電池電極。

Archer教授說：“我們的研究結(jié)果表明，如果不及時(shí)處理，樹突的生長會造成鋰電池在65個小時(shí)的連續(xù)充放電循環(huán)后出現(xiàn)故障。但在向電解質(zhì)中添加了鹵化物鹽之后，其壽命被增加到了1800個小時(shí)(約25倍)到無限，特別是配合納米多孔分隔符之后?！?/p>

這項(xiàng)測試是在室溫和更高的電流密度下完成的(與用于評估陶瓷或聚合物電解質(zhì)相比)，這使得其結(jié)果更加令人印象深刻。有關(guān)這項(xiàng)研究的詳細(xì)內(nèi)容，已經(jīng)發(fā)表在《自然材料》(Nature Materials)雜志上。