據(jù)外媒報(bào)道，國(guó)外某大學(xué)的科學(xué)家們提出了一種有前景的實(shí)驗(yàn)性電池的新設(shè)計(jì)，他們說這種設(shè)計(jì)可以使電動(dòng)汽車在10分鐘內(nèi)完成充電。據(jù)稱，這種替代結(jié)構(gòu)還能提供比同類電池長(zhǎng)得多的壽命，因?yàn)樗褂昧烁咝阅艿匿嚱饘俸凸腆w電解質(zhì)，在數(shù)千次循環(huán)中保持穩(wěn)定。

       科學(xué)家們希望通過將用于陽(yáng)極的石墨和銅換成鋰金屬來提高今天的鋰離子電池的性能。陽(yáng)極與液體電解質(zhì)和電池的另一個(gè)電極--陰極一起工作，在設(shè)備充電和放電時(shí)來回傳遞離子，而鋰金屬的出色容量和密度使其成為這些用途的有吸引力的材料。

       研究人員說：“鋰金屬電池被認(rèn)為是電池化學(xué)的‘圣杯’，因?yàn)樗哂懈呷萘亢湍芰棵芏取５沁@些電池的穩(wěn)定性一直都很差。”穩(wěn)定性差的原因是被稱為樹枝狀的微小針狀突起，它們?cè)阡嚱饘訇?yáng)極的表面形成，進(jìn)入液體電解質(zhì)并侵蝕電池的性能，常常導(dǎo)致電池短路或起火。

       使用固體電解質(zhì)而不是具有揮發(fā)性溶劑的液體電解質(zhì)，是科學(xué)家希望避免這一問題的方法之一。我們已經(jīng)看到麻省理工學(xué)院和澳大利亞迪肯大學(xué)的研究小組提出了有希望的潛在解決方案，而現(xiàn)在哈佛大學(xué)的科學(xué)家們正在將一種類似于BLT三明治的組合投入到設(shè)計(jì)中。

       該團(tuán)隊(duì)試圖通過構(gòu)建不同的層來保護(hù)其固態(tài)鋰金屬電池不受樹枝狀物的破壞，每個(gè)層都有不同程度的穩(wěn)定性。這些層位于作為“面包”的兩個(gè)電極之間，包括石墨涂層（生菜）、第一電解質(zhì)層（番茄）、第二電解質(zhì)層（培根），最后是另一層第一電解質(zhì)（又是番茄）。

       兩種電解質(zhì)的化學(xué)成分略有不同，這使得第一種電解質(zhì)容易出現(xiàn)樹枝狀滲透，但在鋰的作用下更穩(wěn)定，第二種電解質(zhì)在鋰的作用下不太穩(wěn)定，但對(duì)樹枝狀滲透免疫。通過這種方式，電池并沒有阻止樹枝狀晶體的形成，而是能夠安全地控制和遏制它，突起物被三明治的"培根"層擋住。

       該論文的共同作者說：“我們?yōu)榱朔€(wěn)定電池而納入不穩(wěn)定性的策略感覺是反直覺的，但就像一個(gè)錨可以引導(dǎo)和控制進(jìn)入墻壁的螺絲一樣，我們的多層設(shè)計(jì)也可以引導(dǎo)和控制樹突的生長(zhǎng)?！?/span>

       此外，電池能夠通過回填樹枝狀物產(chǎn)生的縫隙來進(jìn)行自我修復(fù)。在測(cè)試中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)該電池在10000次循環(huán)后保留了82%的容量，并展示了有朝一日可以讓電動(dòng)汽車在10至20分鐘內(nèi)充電的電流密度。

       項(xiàng)目負(fù)責(zé)人說：“這種概念驗(yàn)證設(shè)計(jì)表明，鋰金屬固態(tài)電池可以與商用鋰離子電池競(jìng)爭(zhēng)。而且我們的多層設(shè)計(jì)的靈活性和多功能性使它有可能與電池行業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)程序兼容。將其擴(kuò)大到商業(yè)電池并不容易，仍有一些實(shí)際的挑戰(zhàn)，但我們相信它們將被克服?！?/span>