日本信州大學(xué)（ShinshuUniversity）的研究人員開發(fā)了一種抑制鋰-硫（Li-S）和鋰-空氣（Li-air）電池中鋰枝晶生長的方法。研究人員利用了最初襯底沉積（substrate-deposited）的鎂和隨后沉積的鋰之間發(fā)生的合金化反應(yīng)，使用重質(zhì)碳酸鎂（三氟甲磺酰基）酰胺[Mg（TFSA）2]作為電解質(zhì)添加劑來抑制鋰枝晶的生長。該論文發(fā)表在RSC期刊PhysicalChemistryChemicalPhysics上。

鋰金屬是一種較為有前途的高能量密度電池負(fù)極材料，與傳統(tǒng)石墨（LiC6：372mAh/g-1）相比具有更高的理論容量，達(dá)3860mAh/g-1，然而，鋰金屬的使用存在一些安全風(fēng)險，如鋰枝晶的沉積，這些枝晶穿透隔膜會引起內(nèi)部短路。因此，研究人員探索了多種方法來防止枝晶化，包括使用t3D基質(zhì)、電解質(zhì)添加劑和固體電解質(zhì)等。

在最初鋰枝晶形成的情況下，估計(jì)在高電場區(qū)域中發(fā)生的鎂離子還原會導(dǎo)致形成鋰-鎂合金，并由此抑制進(jìn)一步的形態(tài)變化。如果反應(yīng)可逆地發(fā)生，則鎂僅溶解并沉積在電解質(zhì)和基底之間，而且，即使在長期循環(huán)中也不消耗鎂源，這與SEI形成的電解質(zhì)添加劑是不同的。

研究人員主要研究了在恒定電位條件下，不同濃度Mg(TFSA)2存在的鋰沉積和合金化行為。雖然這種方法可以抑制枝晶的形成，但研究人員發(fā)現(xiàn)很難逆轉(zhuǎn)，可逆性在可再充電電池中是必需的。目前，研究人員正在研究其他鎂鹽類型的優(yōu)勢，并致力于改善與鋰相結(jié)合的鎂鹽電化學(xué)穩(wěn)定性，使其更容易逆轉(zhuǎn)。

研究人員希望通過這種電鍍技術(shù)（platingtechnology）來解決問題，并最終實(shí)現(xiàn)緊湊型和高容量的電池。SusumuArai教授表示：“我們的目標(biāo)是要顯著改善鋰沉積/溶解的可逆性，并實(shí)現(xiàn)至少1000次循環(huán)的穩(wěn)定運(yùn)行。希望電動汽車電池在充滿電的情況下，續(xù)航里程可達(dá)500公里。”