(圖片來源：加州大學圣地亞哥分校)

這要歸功于鋰金屬晶體，因其可在獨特的表面上快速均勻地形成和生長。訣竅在于使用鋰本不“喜歡”的晶體生長表面。令電池研究人員感興趣的是，“這些種子晶體生長出均勻致密的鋰金屬層”，可以減少枝晶。在電池負極上形成的枝晶，是影響快充超能密度鋰金屬電池發(fā)展的長期障礙。

該項研究由加州大學圣地亞哥分校(California San Diego)的研究人員負責。這種新方法可以使鋰金屬電池在大約一小時內完成充電，堪比目前的鋰離子電池。加州大學圣地亞哥分校與加州大學歐文分校(UC Irvine)的成像研究人員合作，于2023年2月9日在《自然能源》雜志上發(fā)表了關于開發(fā)快速充電鋰金屬電池的進展報告。

為了生長鋰金屬晶體，研究人員用由氟化鋰和鐵制成的疏鋰納米復合材料表面，取代鋰金屬電池負極上廣泛存在的銅表面。利用這種疏鋰表面進行鋰沉積，從而形成鋰晶體種子，并生長出致密的鋰層，即使在高充電率下也是如此。其結果是實現可以快速充電的長循環(huán)壽命鋰金屬電池。

研究人員Ping Liu教授表示：“這項研究的發(fā)現在于這種特殊的納米復合材料表面。研究人員挑戰(zhàn)傳統觀念，即生長鋰晶體需要什么樣的表面。普遍的看法是，鋰在它喜歡的表面上生長得更好，即親鋰表面。在這項工作中，研究人員證明，這并不總是正確的。此次使用的是不親鋰底層，但可提供豐富的成核位置，以及快速的表面鋰運動。這兩個因素促進了晶體生長。這是通過科學洞察力來解決技術問題的一個很好的例子。”

這項新進展或將促進能量密集型鋰金屬電池的廣泛應用。這種電池的電荷密度高，在電動汽車和便攜式電子產品中擁有巨大的潛力。然而，為了保持電池性能并避免安全問題，充分減少鋰枝晶形成，目前鋰金屬電池的充電速度極慢。