據(jù)最新一期《焦耳》雜志報道掉弛，美國麻省理工學(xué)院研究人員解釋了可充電鋰電池枝晶的形成原因以及如何防止其穿過電解液的方法祟峦。這一發(fā)現(xiàn)最終可能開啟一種新型可充電鋰電池的設(shè)計之門河劝，這種電池比目前的版本更輕垢夹、更緊湊成箫、更安全枯昂。

到目前為止偷欲，可充電鋰金屬電池的商業(yè)用途還很有限鹰坐，其中一個原因是枝晶好啸。枝晶可在鋰表面堆積贵健，滲透到固體電解液中，最終從一個電極交叉到另一個電極渊季，使電池短路朋蔫。

麻省理工學(xué)院的早期研究發(fā)現(xiàn)，鋰離子固體電解質(zhì)材料在電池充放電過程中來回穿梭却汉，會導(dǎo)致電極的體積發(fā)生變化驯妄。這不可避免地在固體電解液中產(chǎn)生應(yīng)力，它必須與夾在中間的兩個電極保持完全接觸合砂。“為了沉積這種金屬青扔，就必須擴(kuò)大體積，因為新的質(zhì)量正在增加翩伪。因此微猖，鋰電池一側(cè)的體積增加了。如果有哪怕是微小的缺陷存在缘屹，就將對這些缺陷產(chǎn)生壓力凛剥，從而導(dǎo)致開裂。”

研究團(tuán)隊現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)轻姿，這些壓力會導(dǎo)致裂縫犁珠，從而形成枝晶。事實證明刺勇，解決問題的辦法是以正確的方向和適當(dāng)?shù)牧α渴┘訅毫Α?/p>

之前瓢身，一些研究人員認(rèn)為枝晶是由純電化學(xué)過程而非是機(jī)械過程形成的，但該團(tuán)隊的實驗表明觅氢，導(dǎo)致問題的是機(jī)械應(yīng)力宝辛。

電池枝晶的形成過程通常發(fā)生在不透明材料的深處，無法直接觀察到虐恋，因此研究人員開發(fā)了一種使用透明電解液制造薄電池的方法枕泽，可直接看到和記錄整個過程。

該團(tuán)隊證明馒符，他們只需施加和釋放壓力掰站，就可直接控制枝晶的生長，使枝晶與力的方向完全一致淘砌。對固體電解質(zhì)施加機(jī)械應(yīng)力并不能消除枝晶的形成涧谓，但它確實可以控制它們的生長方向。這意味著可以引導(dǎo)它們與兩個電極保持平行厦浦，并防止它們穿過另一側(cè)瑟捺，從而變得無害。

另一種方法是在材料中“摻雜”嵌入原子，使其變形并處于永久的應(yīng)力狀態(tài)瓶堕。實驗表明隘道，150到200兆帕斯卡的壓力足以阻止枝晶穿過電解液。

此前郎笆，人們認(rèn)為類似三明治的多層結(jié)構(gòu)可防止枝晶結(jié)構(gòu)生成谭梗。但新的實驗證明，在垂直于電池極板方向上擠壓材料實際上會加劇枝晶結(jié)構(gòu)的形成宛蚓。取而代之的應(yīng)該是沿著平面的壓力激捏，就像是從三明治側(cè)面擠壓一樣。