科学探索|软固体电解质材料可有效抑制锂电池阳极上的枝晶生长软固体电解质材料可有效抑制

外媒报道称，美国劳伦斯·伯克利国家实验室的科学家们已经研制出了一种新型电解质，有望极大地提升电动汽车的续航里程。通过将锂电池阳极中的石墨材料换成纯锂金属，其有望在能量密度和充电速度上实现新的突破。此外由软质和固态材料制成的新型电解质，能够有效抑制对电池性能造成严重损害的枝晶的生长。
【科学探索|软固体电解质材料可有效抑制锂电池阳极上的枝晶生长】
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表面平滑的电池阳极 X 光图像（来自：Berkeley Lab）
由于具有出色的能量密度，锂金属在能源界被寄予了厚望。通过持续的改善，纯锂金属电极有望让电池容量提升至当前的 10 倍，且极大地缩减充电所需耗费的时间。
不过横亘在科学家们面前的最大障碍，就是可能严重损害电池性能的枝晶。在电池在充放电时，石墨阳极上会形成这种恼人的结构，并最终导致锂电池的断路失效故障甚至起火。

许多电池研究项目，都将重点放在了如何抑制这些枝晶的生长上。不过最近，我们已经见到了一些有希望的解决方案。
这些措施包括将保护层掺入阳极以防止枝晶生长，或使用碳纳米管支架来达到相同的效果，甚至将胶带引入混合物中。

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研究配图（来自：Nature Materials）
好消息是，劳伦斯·伯克利国家实验室和卡内基梅隆大学的科学家团队，已经在新型软固体电解质上得出了新的答案。
据悉，电解质旨在促进离子在电池两极之间来回运动。不过在锂金属电池上，研究团队选用了柔软多孔的聚合物材料，并在微孔中填充纳米陶瓷颗粒。

通过 X 射线成像技术展开长达 16 小时的观测，实验室测试表明，这种软、固结合的电解质方案具有很大的优势。在整个测试期间，电极表面都保持得相当平滑。
在另一项未使用所谓 PIM 复合电解质材料的对照组中，研究人员在早期就观察到了枝晶生长的迹象。展望未来，其希望新技术有助于极大地提升电动交通工具的电池密度。

有关这项研究的详情，已近发表在近日出版的《自然材料》（Nature Materials）期刊上。
_本文原题是为《Universal chemomechanical design rules for solid-ion conductors to prevent dendrite formation in lithium metal batteries》。