
锂电池是现今所有3c电子产品的能源核心,也是目前业界当红宠儿“电动汽车”的相关关注焦点。电池追求的,无非就是:续航高、体积小、寿命长、充电快等重点。因此关于电池的研发技术也纷纷致力于对这些项目做进一步的改良。
锂的树枝状结晶会戳坏电极,造成短路
锂电池的致命弱点,或说大难题,其实在于一个叫做树枝状结晶(dendrite)的玩意儿。

树枝状结晶普遍存在在电池的阳极,简要来说:主要因为电池在放电与充电的过程其中锂离子可能会不均匀的分布在电极上,进而造成阳极上会开始形成一些像树枝状的的结构,当树枝状的结构越来越长就可能造成电池短路。
关于这个世纪大难题(?)牵扯到电动汽车的关键未来,科学家们开始纷纷投入研究锂电池树状结晶是如何形成,以及如何做出更稳定、续航力更高,更不容易跑出树枝结晶等坏东西的电动汽车电池。
锂电池钟用固态锂取代,能避免树枝状结晶生成
一份近期的研究论文提出了新解法:由固态金属材料取代锂离子制成的锂电池,能降低讨厌的树枝状结晶生成的几率,且能提供更高的电池结构稳定性。
锂离子与锂金属虽然都是锂,但两者形态完全不同,锂金属活性非常强(aka容易爆炸)但锂离子又会生成树枝状结晶,该怎么办呢?
一份在nature上研究论文就发布了提高稳定性的锂固态电池设计策略:三明治结构。他们将电池的阳极改为固态锂金属,中间结构再由石墨、两层不同的电解质等物质组成。这种固态电池的层次结构能让超高电流通过而不容易产生树枝状结构,其内的固体电解质能防止不稳定的电解质层中产生局部分解进而防止“锂枝”生长。

新的锂电池技术能充电超过一万次!
根据研究结果,这样的固态金属锂电池在经过一万次充电循环后,仍然保持82%的电容量,这与传统的汽油车及电动汽车电池比起来,无论是能源的消耗还是电池的寿命都有着显著的进步。
哈佛也发出了新闻稿表示,这种电池技术可以让电动汽车的电池使用寿命延长至10~15年,与汽油车的平均寿命相当。而且,这种电池的充电性能甚至最快只要10分钟就能充满。
锂金属电池会成为下一个电动汽车电池材料新宠儿吗?哈佛大学研究者表示:这种概念设计与目前主流的锂离子电池比起来,无疑是非常的有竞争力。