導讀：美國科學家為鋰金屬固態電池創造了一種新設計，該設計應避免形成生長到電解質中的樹枝狀晶體。他們的多層電池可以在10到20分鐘內為電動汽車充電。

第一電解質（綠色）與鋰相比更穩定，但易于枝晶滲透。第二種電解質（棕色）對鋰的穩定性較差，但對樹突免疫。在這種設計中，允許樹枝狀晶體穿過石墨和第一種電解質生長，但當它們到達第二種電解質時被阻止。圖片：哈沃德大學

哈佛大學的研究人員聲稱已開發出一種鋰金屬固態電池，該電池具有更高的穩定性和增強的防止鋰（Li）枝晶滲透的能力。

我們的研究表明，固態電池可能與商用液體電解質鋰離子電池有根本的區別，研究員XinLi說，通過研究他們的基本熱力學，我們可以釋放出卓越的性能并利用他們的大量機會。

科學家說，該電池可以在高電流密度下充電和放電至少10,000次。其多層設計被描述為一種結構，其中不穩定的電解質夾在能夠防止任何鋰枝晶生長的更穩定的固體電解質之間。然后將該結構與商業高能量密度陰極材料結合在一起。

鋰金屬電池的一種方案。圖片：哈沃德大學

哈佛小組解釋說，像BLT三明治一樣來看待電池。首先是面包-鋰金屬陽極-其次是生菜-石墨涂層。接下來，一層西紅柿-第一種電解質-一層培根-第二種電解質。最后再加上一層西紅柿和最后一塊面包-陰極。

學者們用化學名稱為Li5.5PS4.5Cl1.5或LPSCI命名的第一種電解質，對鋰更穩定，但會發生枝晶滲透。相比之下，第二種被稱為Li10Ge1P2S12或LGPS的鋰對樹突的免疫力更高，盡管它對鋰的穩定性較差。在這種配置下，允許樹枝狀晶體穿過石墨和第一種電解質，但在第二種電解質之前就停止了。

鋰金屬陽極與LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2陰極配對的循環性能非常穩定，在20C速率下10,000次循環后，容量保持率達82％，在20°C下2,000次循環后，容量保持率達81.3％。1.5C速率，學者強調，我們的設計還可以在微米級陰極材料級別實現110.6千瓦/千克的比功率和高達631.1瓦時/千克的比能量。

根據學者的說法，該電池還具有自愈特性，因為它應該能夠回填由樹枝狀晶體產生的孔。它的創造者聲稱，它有潛力在10至20分鐘內為電動汽車充電。