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盖世汽车|新研究发现小锂金属强度大可抑制树突生长 让电池多存储 50% 能量

【盖世汽车|新研究发现小锂金属强度大可抑制树突生长 让电池多存储 50% 能量】
电动汽车一直受续航里程不足的限制 ， 因此 ， 很多科学家都在研发能量密度更高的电池 。
盖世汽车讯几乎很多人都遇到手机没电又无处可充电的窘境 ， 而且虽然电动汽车越来越受欢迎 ， 但也受到电池对续航的制约 。 的确 ， 电池的能量密度 ， 即在给定的质量或体积中 ， 电池所能容纳的能量 ， 一直是消费电子产品、电动汽车以及可再生能源所面临的主要挑战 。

盖世汽车|新研究发现小锂金属强度大可抑制树突生长 让电池多存储 50% 能量
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不过 ， 据外媒报道 ， 美国加州理工学院（Caltech）的新研究可以会带来一些改变 。 研究人员的一项新发现可能会实现更安全、更强大的电池 ， 让电池可以安全地多存储50%的能量 。
传统的锂离子电池都利用石墨制阳极 ， 也就是电流进入电池的那一头电极 。 30多年来 ， 石墨一直被选作阳极材料 ， 因为重量轻、稳定且成本低廉 ， 还能够忍受无数次的电池充放电循环 。 但是 ， 加州理工学院的研究人员表示 ， 其实有更好的材料来做电池阳极 ， 只是需要克服一些技术上的挑战 。
研究人员表示："每一种需要电力的应用都可从锂阳极 ， 而不是石墨阳极中受益 ， 因为锂阳极可以提供更多的电力 。 锂的重量轻 ， 不会占用很多空间 ， 而且能量密度极大 。 "
不过 ， 金属锂也存在一个问题：当电池经过多次充放电循环时 ， 锂会自然地形成树突 ， 此种晶体会形成一种树枝状的结构 。 在电池充电过程中 ， 树突会不受控制地生长 ， 当树突刺穿电池系统时 ， 就会像短路的细小电线一样 ， 让电池失效 。
长久以来 ， 研究人员一直在寻找新方法来防止树突生长 。 其中一个方法是利用物理方法 ， 将某种物质挤压在锂金属上 ， 以压制树突生长 。 虽然一般锂离子电池拥有液体电解质（分开两个电池电极 ， 并通过其移动锂离子的物质） ， 但从理论上讲 ， 采用固体电解质的电池才可以施加足够的机械压力来抑制树突 。
不过 ， 在研究了固体电解质电池后 ， 发现树突仍在生长 。
研究人员怀疑是固体电解质的强度不足 ， 不足以抵抗树突生长 ， 因为研究人员低估了树突的强度 ， 虽然树突的尺寸只有纳米大小 。 而之所以得出此种估计是因为锂是一种相对柔软的金属 ， 可与铅和锡媲美 。 最后 ， 研究人员发现尺寸更小的金属的强度可能是尺寸更大的金属的100倍 。
2015年 ， 研究人员雕刻了锂柱 ， 并测试了其弹性 ， 发现强度比人们认为的要高一个数量级 。 不过 ， 该实验装置并没有完全反映出锂树突在真正电池中的表现 。 为了更准确地模拟此种情况 ， 研究人员还设计了一种可以生长纯锂树突的电池 ， 此种树突与电池中形成的树突非常相似 。 最终发现 ， 此类树突的强度是大块锂树突的24倍 。
有了上述信息 ， 研究人员现在对如何让锂阳极电池工作有了更好的理解 。 通常情况下 ， 用于固体电解质的材料 ， 如聚合物和陶瓷 ， 都有缺点 。 大多数聚合物都太软 ， 无法承受树突生长 ， 而陶瓷在树突的压力下容易破裂 。


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