通過石墨代替高密度純金屬鋰，科學家們有望顯著提升電池技術(shù)的性能，但當前仍有一些障礙需要克服。不過相關(guān)的科學家們，已經(jīng)展示了一種微調(diào)的碳膜技術(shù)。即便經(jīng)歷了數(shù)百次循環(huán)充電，它仍能夠防止鋰電池因枝晶而導致故障。

對于鋰電池技術(shù)，大家一定不會對枝晶這種針狀結(jié)構(gòu)感到陌生。盡管鋰金屬電池的儲能潛力是當前鋰離子電池的10倍，但在充放電過程中，鋰離子會在電池兩極間來回移動，并讓鋰原子在電極上積聚。一段時間過后，被稱作枝晶的尖刺就會戳破電芯隔板，導致電池遭遇短路和故障。

迄今為止，世界上已有相當多的研究團隊，在防止枝晶生成這件事上傾注了大量的心力。而為了讓鋰金屬電池一步步走向現(xiàn)實，我們已經(jīng)見到了解決這個問題的各種創(chuàng)造性的潛在解決方案 —— 比如使用超薄鋰、納米管薄膜、以及自組裝保護層。

這項新研究的作者，試圖通過使用帶有微調(diào)孔的新型碳膜來對抗枝晶的生成，而這種碳膜能夠以正確的方式來影響離子的輸送。相關(guān)人員解釋稱：“這就是我們在隔膜上應用由碳制成的極薄二維膜的原因”?？茖W家們稱，這種碳膜的孔徑小于1納米。由于開口小于臨界核尺寸，因而能夠防止枝晶形成。此時鋰無法形成枝晶結(jié)構(gòu)，而是作為光滑的薄膜，而沉積在陽極上。

在對這種電池設(shè)計展開對比測試之后，研究團隊發(fā)現(xiàn)其壽命較無保護膜的電池延長了一倍，且在數(shù)百次充電循環(huán)中沒有出現(xiàn)枝晶生長的跡象?？茖W家們認為，這將是通向下一代鋰電池的重要一步，并且已經(jīng)申請了相關(guān)專利，現(xiàn)正研究如何將這種碳膜引入實際的電池制造過程。

參與這項研究的相關(guān)人員表示：“與電池的其它組件相比，隔膜材料的關(guān)注度一直偏少。而新研究展示的納米級二維膜，已經(jīng)對電池壽命產(chǎn)生了讓人著迷的影響力”。