蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，加州大學(xué)戴維斯分校（UC Davis）化學(xué)工程系副教授Jiandi Wan領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)提出一種方案，或?qū)⒔鉀Q可充電鋰金屬電池中的枝晶生長(zhǎng)問題。該團(tuán)隊(duì)證明，在下一代充電電池中，在正極附近流動(dòng)的離子有可能提升電池的安全性和壽命。

（圖片來源：UC Davis）

鋰金屬電池是一種以鋰金屬為負(fù)極的鋰電池。該類電池具有高電荷密度，并且其能量容量有可能達(dá)到傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍，但安全性是一個(gè)大問題。當(dāng)電池充電時(shí)，一些離子在正極表面被還原為鋰金屬，并形成不規(guī)則的枝晶微結(jié)構(gòu)，最終可能導(dǎo)致短路甚至爆炸。

該理論認(rèn)為，枝晶生長(zhǎng)是由正極表面附近的質(zhì)量傳遞和鋰離子還原速度相競(jìng)爭(zhēng)所致。 當(dāng)離子的還原速度比質(zhì)量傳遞快得多時(shí)，在正極附近會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不含任何離子的電中性間隙，稱為空間帶電層（space-charged layer）。該層具有不穩(wěn)定性，被認(rèn)為是導(dǎo)致枝晶生長(zhǎng)的原因，因此減少或消除這一間隙，可能會(huì)減少枝晶生長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)電池壽命。

研究人員希望，通過讓離子在微流控通道中流過正極，來恢復(fù)電荷并抵消這一間隙。概念驗(yàn)證測(cè)試顯示，這種離子流可以使枝晶生長(zhǎng)最多減少99%。

這項(xiàng)研究展示利用微流體來解決電池相關(guān)問題的有效性，并為該領(lǐng)域的未來研究鋪平道路。研究人員表示：“通過此項(xiàng)基礎(chǔ)性研究和微流體方法，我們能夠定量了解流動(dòng)對(duì)枝晶生長(zhǎng)的影響。目前還沒有多少團(tuán)體進(jìn)行過這方面的研究?！?/p>

雖然不能在真正的電池中直接使用微流體，但研究團(tuán)隊(duì)正在尋找其他方法來應(yīng)用這項(xiàng)研究的基本原理，并在正極表面附近引入局部流動(dòng)，以補(bǔ)償陽離子并消除空間帶電層。Wan表示：“我們很高興探索這項(xiàng)研究的新應(yīng)用。我們已經(jīng)在進(jìn)行正極表面設(shè)計(jì)，以引入對(duì)流。”

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