導(dǎo)讀：美國科學(xué)家為鋰金屬固態(tài)電池創(chuàng)造了一種新設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)應(yīng)避免形成生長到電解質(zhì)中的樹枝狀晶體。他們的多層電池可以在10到20分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽車充電。

第一電解質(zhì)（綠色）與鋰相比更穩(wěn)定，但易于枝晶滲透。第二種電解質(zhì)（棕色）對鋰的穩(wěn)定性較差，但對樹突免疫。在這種設(shè)計(jì)中，允許樹枝狀晶體穿過石墨和第一種電解質(zhì)生長，但當(dāng)它們到達(dá)第二種電解質(zhì)時(shí)被阻止。圖片：哈沃德大學(xué)

哈佛大學(xué)的研究人員聲稱已開發(fā)出一種鋰金屬固態(tài)電池，該電池具有更高的穩(wěn)定性和增強(qiáng)的防止鋰（Li）枝晶滲透的能力。

我們的研究表明，固態(tài)電池可能與商用液體電解質(zhì)鋰離子電池有根本的區(qū)別，研究員XinLi說，通過研究他們的基本熱力學(xué)，我們可以釋放出卓越的性能并利用他們的大量機(jī)會(huì)。

科學(xué)家說，該電池可以在高電流密度下充電和放電至少10,000次。其多層設(shè)計(jì)被描述為一種結(jié)構(gòu)，其中不穩(wěn)定的電解質(zhì)夾在能夠防止任何鋰枝晶生長的更穩(wěn)定的固體電解質(zhì)之間。然后將該結(jié)構(gòu)與商業(yè)高能量密度陰極材料結(jié)合在一起。

鋰金屬電池的一種方案。圖片：哈沃德大學(xué)

哈佛小組解釋說，像BLT三明治一樣來看待電池。首先是面包-鋰金屬陽極-其次是生菜-石墨涂層。接下來，一層西紅柿-第一種電解質(zhì)-一層培根-第二種電解質(zhì)。最后再加上一層西紅柿和最后一塊面包-陰極。

學(xué)者們用化學(xué)名稱為Li5.5PS4.5Cl1.5或LPSCI命名的第一種電解質(zhì)，對鋰更穩(wěn)定，但會(huì)發(fā)生枝晶滲透。相比之下，第二種被稱為Li10Ge1P2S12或LGPS的鋰對樹突的免疫力更高，盡管它對鋰的穩(wěn)定性較差。在這種配置下，允許樹枝狀晶體穿過石墨和第一種電解質(zhì)，但在第二種電解質(zhì)之前就停止了。

鋰金屬陽極與LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2陰極配對的循環(huán)性能非常穩(wěn)定，在20C速率下10,000次循環(huán)后，容量保持率達(dá)82％，在20°C下2,000次循環(huán)后，容量保持率達(dá)81.3％。1.5C速率，學(xué)者強(qiáng)調(diào)，我們的設(shè)計(jì)還可以在微米級(jí)陰極材料級(jí)別實(shí)現(xiàn)110.6千瓦/千克的比功率和高達(dá)631.1瓦時(shí)/千克的比能量。

根據(jù)學(xué)者的說法，該電池還具有自愈特性，因?yàn)樗鼞?yīng)該能夠回填由樹枝狀晶體產(chǎn)生的孔。它的創(chuàng)造者聲稱，它有潛力在10至20分鐘內(nèi)為電動(dòng)汽車充電。