韓國(guó)蔚山科技大學(xué)(UNIST)最近在一項(xiàng)研究中發(fā)明了一種新技術(shù)，該技術(shù)有望大大提高鋰金屬電池的性能。這種高性能的電池有希望發(fā)展成為下一代商用可充電電池。研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察了電池充放電循環(huán)的性能表現(xiàn)，驗(yàn)證了這種技術(shù)可以提高電池性能。

韓國(guó)蔚山科技大學(xué)能源和化學(xué)工程學(xué)院的李賢武(Hyun-WookLee)教授與新加坡科學(xué)與技術(shù)研究機(jī)構(gòu)(A*Star)合作領(lǐng)導(dǎo)的課題組取得了突破性成果。

鋰金屬電池是一種以鋰為陽(yáng)極的可充電電池。在許多不同的陰極材料中，鋰金屬的驅(qū)動(dòng)電壓是最低的，同時(shí)電池的容量是傳統(tǒng)石墨陽(yáng)極電池的10倍左右。因此，鋰金屬作為潛在的下一代負(fù)極材料受到了廣泛的關(guān)注，它可以用在電動(dòng)汽車(chē)和大型儲(chǔ)能系統(tǒng)中。

雖然鋰金屬陽(yáng)極是高能量密度電池的理想選擇，但是難以用在商業(yè)話(huà)的電池中。重要原因是鋰金屬在電池的持續(xù)充放電過(guò)程中傾向于生長(zhǎng)成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)，這可能導(dǎo)致電池性能較差。因?yàn)殇嚱饘俦砻鎸拥臉?shù)枝狀結(jié)構(gòu)會(huì)穿透電池隔板觸發(fā)內(nèi)部短路。

研究小組在研究中通過(guò)在鋰箔表面涂上鋰硅化物(LixSi)層來(lái)抑制鋰金屬陽(yáng)極的枝晶生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)果表明，修飾后的電池在充放電速度和循環(huán)穩(wěn)定性方面具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。

他們還對(duì)經(jīng)LixSi修飾的鋰電極和裸鋰電極上的電化學(xué)沉積進(jìn)行了原位光學(xué)顯微鏡研究。傳統(tǒng)的鋰金屬陽(yáng)極傾向于形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)，這種樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)會(huì)穿透電池隔板觸發(fā)內(nèi)部短路。然而，LixSi修飾的鋰陽(yáng)極與裸鋰電極相比，陽(yáng)極上會(huì)獲得更均勻的鋰溶解和沉積。

李教授表示：“我們?cè)谘芯恐兄苯佑^察了鋰金屬陽(yáng)極的電化學(xué)行為、體積膨脹以及鋰枝晶的生長(zhǎng)情況。假如將此技術(shù)應(yīng)用于制造實(shí)際電池，將有助于鋰金屬電池的商業(yè)化。”