韓國蔚山科技大學(xué)(UNIST)最近在一項研究中發(fā)明了一種新技術(shù)，該技術(shù)有望大大提高鋰金屬電池的性能。這種高性能的電池有希望發(fā)展成為下一代商用可充電電池。研究人員通過實驗觀察了電池充放電循環(huán)的性能表現(xiàn)，驗證了這種技術(shù)可以提高電池性能。

韓國蔚山科技大學(xué)能源和化學(xué)工程學(xué)院的李賢武(Hyun-WookLee)教授與新加坡科學(xué)與技術(shù)研究機(jī)構(gòu)(A*Star)合作領(lǐng)導(dǎo)的課題組取得了突破性成果。

鋰金屬電池是一種以鋰為陽極的可充電電池。在許多不同的陰極材料中，鋰金屬的驅(qū)動電壓是最低的，同時電池的容量是傳統(tǒng)石墨陽極電池的10倍左右。因此，鋰金屬作為潛在的下一代負(fù)極材料受到了廣泛的關(guān)注，它可以用在電動汽車和大型儲能系統(tǒng)中。

雖然鋰金屬陽極是高能量密度電池的理想選擇，但是難以用在商業(yè)話的電池中。主要原因是鋰金屬在電池的連續(xù)充放電過程中傾向于生長成樹枝狀結(jié)構(gòu)，這可能導(dǎo)致電池性能較差。因為鋰金屬表面層的樹枝狀結(jié)構(gòu)會穿透電池隔板觸發(fā)內(nèi)部短路。

研究小組在研究中通過在鋰箔表面涂上鋰硅化物(LixSi)層來抑制鋰金屬陽極的枝晶生長。實驗結(jié)果結(jié)果表明，修飾后的電池在充放電速度和循環(huán)穩(wěn)定性方面具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。

他們還對經(jīng)LixSi修飾的鋰電極和裸鋰電極上的電化學(xué)沉積進(jìn)行了原位光學(xué)顯微鏡研究。傳統(tǒng)的鋰金屬陽極傾向于形成樹枝狀結(jié)構(gòu)，這種樹枝狀結(jié)構(gòu)會穿透電池隔板觸發(fā)內(nèi)部短路。然而，LixSi修飾的鋰陽極與裸鋰電極相比，陽極上會獲得更均勻的鋰溶解和沉積。

李教授表示：“我們在研究中直接觀察了鋰金屬陽極的電化學(xué)行為、體積膨脹以及鋰枝晶的生長情況。如果將此技術(shù)應(yīng)用于制造實際電池，將有助于鋰金屬電池的商業(yè)化。”