通往持久鋰電池的途徑

朱莉婭 · 格裡爾的新研究證明了鋰在納米尺度上的非凡強度，在納米尺度上，生長的 「樹突」 會短路或損壞電池。

幾乎每個人都忍受了手機沒電的挫折，儘管電動汽車越來越受歡迎，在電池沒電之前，它們仍然受到行駛距離的限制。事實上，電池的能量密度-它們以給定的質量或體積包裝多少能量-一直是消費電子產品，電動汽車和可再生能源的主要挑戰。

加州理工學院的新進展可能會大大有助於改善現狀。朱莉婭 · R實驗室的研究人員。格裡爾有了一個發現，可能會導致鋰離子電池既安全又強大。他們的發現為如何鋰-離子電池，可充電電池中最常見的一種，可以安全地容納高達 50% 的能量。

傳統的鋰離子電池使用石墨來構成陽極，陽極是電流進入電池單元的電極。30 年來，石墨一直是這項任務的首選材料，因為它重量輕、穩定、價格合理，能夠承受無數電池循環的嚴酷考驗。但加州理工學院的Ruben F.Greer說，這項工作有更好的材料。

「每一個需要電力的應用都將受益於鋰電池而不是石墨陽極的電池，因為它們可以提供更多的電力，」 她說。「鋰重量輕，不佔用太多空間，而且能量密度極大。&34;

2015年，格裡爾和她的同事雕刻了鋰的微小支柱，並測試了它們的彈性，發現它們至少比人們認為的要強大一個數量級。格裡爾說，這個實驗裝置並沒有完全反映鋰樹突在真正電池中的行為方式。為了更準確地模仿這一點，她和她的合作者，包括格裡爾實驗室校友麥可 · 希特林和博士後學者楊恆，以及來自前沿技術的西蒙 · 尼赫，製造了一種電池，旨在生長與電池中形成的鋰樹突非常相似的純鋰樹突。研究人員發現，這些樹突比散裝鋰強 24 倍。

有了這些信息，研究人員現在對鋰陽極電池工作需要什麼有了更好的了解。格裡爾說，這是一個重大的研究挑戰，因為通常用於固體電解質的聚合物和陶瓷材料都有缺點。大多數聚合物太軟，無法承受枝晶生長，而陶瓷在枝晶施加的壓力下容易開裂。

有了這些新發現，科學家們有了一個起點。「這與電池隨著研究的進行，基礎研究與技術進步有多大關係的真實表現，」她說。

該研究發表在該雜誌的一篇論文中。公告夫人,標題為 「從離子到原子再到枝晶: 電沉積鋰的形成和納米機械行為。"