研究人員設計出無枝晶鋰電池

薄的不對稱固體電解質既滿足鋰金屬（阻塞枝晶形成）和陰極（使低界面電阻）的要求

研究人員設計了一種固體電解質，它的一邊是剛性的，另一邊是軟的。研究人員研發了一種鋰金屬電池，完全阻止了那些具有安全隱患枝晶的生長，這種枝晶可以引起事故，縮短電池壽命。這種設計也克服了在這些電池中通常存在的一個問題，通過同時消除枝晶的生長和減少電極/電解質界面的電阻。傳統的方法不能同時實現這兩個目標。

來自中國科學院大學的郭玉國教授和李麗君教授團隊團隊的研究人員已經在最近的一期「美國化學學會雜誌」上發表了關於新型電解質的論文。

郭玉國教授說：「我們已經提出了一種不對稱的固態電解質，它可以同時滿足無枝晶鋰陽極的要求和固態電池的低內阻的要求。」

正如研究人員解釋的那樣，鋰電池存在的問題是因為鋰負極和陰極的要求是相互矛盾的。雖然陽極需要一個剛性的電解質來阻止枝晶的生長，但是剛性的電解質很難與固體陰極保持足夠的接觸，這就造成了高電阻的陰極/電解質界面。

為了解決這個問題，研究人員設計了一種不對稱的固體電解質，其中每一面都有不同的表面類型。陽極的側面是一種堅硬的陶瓷材料，壓在鋰陽極上以阻止枝晶的生長。另一方面，面向陰極的側面是由軟聚合物製成的，它允許與陰極有很強的界面連接。整個電解液也很薄，只有不到36微米。

在試驗中，研究人員將帶有新電解液的電池與常規電解液的電池進行了比較。他們發現傳統電解液的電池在1750個小時的循環後表現出粗糙的形貌，表明存在枝晶，而新電解液的電池即使在3200小時的循環後也沒有顯示出形態上的變化，表明枝晶生長被有效地消除了。

展望未來，研究人員預計，無枝晶鋰電池將會產生能量存儲系統，將鋰電池的高能量和功率密度結合在一起，從而在消除枝晶生長的同時提高安全性，延長壽命。

郭說：「我們計劃用這種不對稱固體電解質設計袋狀電池，以實現固體電池的高能量密度。」

文章來自Phys.org，原文標題為Researchers design dendrite-free lithium battery，由新材料在線團隊在線翻譯整理。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！