美國斯坦福大學(xué)和SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)表在《焦耳》雜志上的一項(xiàng)研究指出,他們發(fā)明了一種新的涂層,可以使輕量金屬鋰離子電池安全持久,這將引領(lǐng)下一代電動汽車的誕生。

在實(shí)驗(yàn)室測試中,涂層顯著延長了電池的壽命,它還通過極大地限制穿透電池正負(fù)極之間隔板的析鋰來處理燃燒問題。

研究人員指出,金屬鋰離子電池每磅的能量至少比鋰離子電池多三分之一,而且非常輕,因?yàn)樗鼈兪褂幂p量鋰作為帶正電荷的一端,而不是更重的石墨。假如金屬鋰離子電池更可靠,從筆記本電腦到手機(jī),這些便攜式電子產(chǎn)品都能從中受益,但真正的收入來源將是汽車。電動汽車最大的阻力是電池就占據(jù)了成本的四分之一,這觸及電動汽車生產(chǎn)成本的核心問題。

傳統(tǒng)鋰離子電池的容量已經(jīng)發(fā)展到了極限,因此,開發(fā)新型電池以滿足現(xiàn)代電子設(shè)備的高能量密度要求至關(guān)重要。

斯坦福大學(xué)和SLAC的研究小組在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)金屬鋰離子電池的正電荷端(稱為陽極)上測試了它們的涂層,正電荷端通常形成析鋰。最終,他們將特殊涂層的陽極與其他市場上可買到的組件結(jié)合起來,創(chuàng)造出一種完全可運(yùn)行的電池。經(jīng)過160次循環(huán)使用后,他們的金屬鋰離子電池仍能供應(yīng)第一次循環(huán)時(shí)85%的電能。普通的金屬鋰離子電池在如此多次循環(huán)后會大概只能釋放約30%的能量,即使它們不會爆炸,作用也不大了。

這種新的涂層通過形成一個(gè)分子網(wǎng)絡(luò)來阻止析鋰的形成,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以將帶電的鋰離子均勻地輸送到電極上。它可以防止這些電池發(fā)生不必要的化學(xué)反應(yīng),還可以減少陽極上的化學(xué)物質(zhì)積聚以避免它們破壞電池的供電能力。

研究小組目前正在改進(jìn)其涂層設(shè)計(jì),以便在更多周期內(nèi)測試電池及提高容量保持率。