在这个对高效可持续能源存储需求达到顶峰的时代，哈佛大学工程与应用科学学院的一项突破性进展为电池技术领域树立了新的标杆。研究人员研发出一种新型锂金属电池，能够承受至少6000次充放电循环，并能够在短短几分钟内充满电。这项革命性的进展不仅有望改变我们使用电池的方式，也为电动汽车等行业的更多实际应用铺平了道路。
这项研究的核心在于利用锂金属阳极制造固态电池，这种方法为未来可能带来革命性的电池材料提供了新的见解。这项研究最近发表在《自然材料》杂志上，凸显了在理解和利用锂金属阳极方面取得的重大进展。论文作者李鑫评论道：“锂金属阳极电池被认为是电池领域的‘圣杯’。它们的容量是商用石墨阳极的十倍，有望显著提升电动汽车的续航里程。我们的研究标志着固态电池在工业和商业应用中迈出了重要一步。”
设计这类电池的最大挑战之一是阳极表面的枝晶形成。这些根状结构在电解质中生长，穿透阳极和阴极之间的屏障，导致电池短路甚至起火。2021年，李和他的团队通过设计一种多层电池解决了这个问题，在阳极和阴极之间穿插了不同稳定性的材料。这种多层多材料设计并没有完全阻挡锂枝晶，而是控制并抑制了它们的穿透。
在最新研究中，该团队通过将微米级硅颗粒引入阳极，取得了进一步进展。这种方法缩短了锂化反应时间，促进了厚锂金属的均匀电镀，从而有效防止了枝晶的形成。此外，电镀和剥离过程可以在平坦表面上快速进行，使电池仅需10分钟即可充满电。
在实验阶段，研究人员制造出了一种邮票大小的软包电池，比大学实验室生产的大多数纽扣电池大10到20倍。值得注意的是，这款电池即使在6000次循环后仍能保持80%的容量，性能远超目前市面上的其他软包电池。
哈佛大学的这项创新不仅仅是一项学术成就，它标志着电池技术的重大飞跃。李教授及其团队研发的锂金属电池，凭借其更高的容量、安全性和效率，有望彻底改变能源的存储和使用方式，尤其是在电动汽车领域，标志着我们迈向更可持续、更节能的未来的重要里程碑。
发布时间：2024年1月12日
