外媒報導稱，美國勞倫斯·伯克利國家實驗室的科學家們已經研製出了一種新型電解質，有望極大地提升電動汽車的續航裡程。通過將鋰電池陽極中的石墨材料換成純鋰金屬，其有望在能量密度和充電速度上實現新的突破。此外由軟質和固態材料製成的新型電解質，能夠有效抑制對電池性能造成嚴重損害的枝晶的生長。
表面平滑的電池陽極 X 光圖像（來自：Berkeley Lab）
由於具有出色的能量密度，鋰金屬在能源界被寄予了厚望。通過持續的改善，純鋰金屬電極有望讓電池容量提升至當前的 10 倍，且極大地縮減充電所需耗費的時間。
不過橫亙在科學家們面前的最大障礙，就是可能嚴重損害電池性能的枝晶。在電池在充放電時，石墨陽極上會形成這種惱人的結構，並最終導致鋰電池的斷路失效故障甚至起火。
許多電池研究項目，都將重點放在了如何抑制這些枝晶的生長上。不過最近，我們已經見到了一些有希望的解決方案。這些措施包括將保護層摻入陽極以防止枝晶生長，或使用碳納米管支架來達到相同的效果，甚至將膠帶引入混合物中。
研究配圖（來自：Nature Materials）
好消息是，勞倫斯·伯克利國家實驗室和卡內基梅隆大學的科學家團隊，已經在新型軟固體電解質上得出了新的答案。
據悉，電解質旨在促進離子在電池兩極之間來回運動。不過在鋰金屬電池上，研究團隊選用了柔軟多孔的聚合物材料，並在微孔中填充納米陶瓷顆粒。
通過 X 射線成像技術展開長達 16 小時的觀測，實驗室測試表明，這種軟、固結合的電解質方案具有很大的優勢。在整個測試期間，電極表面都保持得相當平滑。在另一項未使用所謂 PIM 複合電解質材料的對照組中，研究人員在早期就觀察到了枝晶生長的跡象。展望未來，其希望新技術有助於極大地提升電動交通工具的電池密度。
有關這項研究的詳情，已近發表在近日出版的《自然材料》（Nature Materials）期刊上。
原標題為《Universal chemomechanical design rules for solid-ion conductors to prevent dendrite formation in lithium metal batteries》。