追求可為電子設備供電的可充電電池911娛樂城一次充電即可行駛數百英里的電動汽車（EV），科學家們努力用鋰金屬陽極代替目前用於EV電池的石墨陽極。
但是，儘管鋰金屬將電動汽車的行駛里程擴大了30％至50％，但由於鋰枝晶，在許多充電和放電循環過程中在鋰陽極上形成的微小樹狀缺陷，它也縮短了電池的使用壽命。更糟糕的是，如果樹突狀電池與陰極接觸，則會使電池短路。
幾十年來，研究人員一直認為，堅硬，固態的電解質（例如由陶瓷製成的電解質）最有效地防止樹枝狀晶體通過電池。但是，許多人發現，這種方法的問題在於，它並沒有阻止樹突首先形成或“成核”，就像汽車擋風玻璃中的細小裂縫最終擴散一樣。
現在，能源部的勞倫斯·伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）的研究人員與卡內基·梅隆大學合作，在該雜誌上進行了報導 自然材料 一類由聚合物和陶瓷製成的新型柔軟，固體電解質，可在早期成核階段抑制海神娛樂城 iis7站长之家樹枝狀晶體，然後阻止其擴散並導致電池失效。
該技術是伯克利實驗室在其用戶設施中開展多學科合作以開發新想法來組裝，表徵和開發固態電池材料和設備的一個例子。
固態儲能技術，例如使用固態電池的固態鋰金屬電池財神娛樂城電極和固體電解質可提供高能量密度，並具有出色的安全性，但是該技術必須克服各種材料和加工挑戰。
“我們的樹突抑制技術對電池行業具有令人興奮的意義，”伯克利實驗室Molecular Foundry的資深科學家布雷特·赫爾姆斯（Brett Helms）說。 “有了它，電池製造商可以生產出既安全又具有高能量密度和長循環壽命的鋰金屬電池。”
赫爾姆斯補充說，用這種新電解質製造的鋰金屬電池也可用於為電動飛機供電。
一種抑制枝晶的軟方法
這些新型的固態固體電解質設計的關鍵是使用具有固有微孔性的軟聚合物，即PIM，其孔隙中充滿了納米尺寸的陶瓷顆粒。由於電解質仍然是一種柔軟，柔軟的固體材料，因此電池製造商將能夠使用電解質作為陽極和電池隔板之間的層壓板來製造鋰箔卷。這些鋰電極子組件（LESAs）是有吸引力的嵌入式替代產品。iwin娛樂城赫爾姆斯說，或者傳統的石墨陽極，允許電池製造商使用他們現有的組裝線。
為了演示新型PIM複合電解質的樹突抑制功能，Helms團隊在伯克利實驗室的Advanced Light Source中使用了X射線來創建鋰金屬與電解質之間界面的3D圖像，並可視化鋰鍍層和剝離過程。在大電流下需要16個小時。當存在新的PIM複合電解質時，觀察到鋰的連續平穩生長，而在沒有PIM複合電解質的情況下，界面顯示出樹枝狀生長早期階段的明顯跡象。
這些和其他數據證實了鋰金屬電沉積新物理模型的預測，其中考慮了固體電解質的化學和機械特性。
“在2017年，當傳統觀點認為您需要硬質電解質時，我們建議採用軟質固體電解質可以實現新的枝晶抑制機制，”機械工程學副教授兼研究員Venkat Viswanathan說道。卡內基梅隆大學的斯科特能源創新研究所負責這項工作的理論研究。 “在PIM複合材料中找到這種方法的實質實現真是令人驚訝。”
美國高級研究計劃局能源（ARPA-E）IONICS計劃的獲獎者24M Technologies已將這些材料整合到用於EV和電動垂直起降飛機或eVTOL的大尺寸電池中。
赫爾姆斯說：“儘管電動汽車和eVTOL有獨特的功率要求，但PIM複合固體電解質技術似乎是通用的，並能實現高功率。”
參考
福 等（2020）。固體離子導體的通用化學機械設計規則，可防止鋰金屬電池中形成枝晶。 自然材料DOI：https：//doi.org/10.1038/s41563-020-0655-2
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