給予鋰電池適當(dāng)壓力，或有效提升其壽命和安全性能

文｜陳根

鋰離子電池是目前最為廣泛利用的一種電池，其具有能量密度大、自放電率低、電勢(shì)差高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。鋰離子電池已在許多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，如手機(jī)、電動(dòng)汽車、衛(wèi)星、飛船、水下機(jī)器人等。

鋰電池之所以發(fā)展前景如此廣闊，是因?yàn)槠湟话憷眉冧嚱饘僮鳛殛枠O材料，這使得它的儲(chǔ)存容量大大提升，是目前使用的石墨的10倍之多。然而鋰電池在發(fā)展中一直面臨著一項(xiàng)難題，那就是隨著電池的循環(huán)和鋰離子與陽極的相互作用，表其面易形成樹枝狀的晶體突起。

樹枝狀結(jié)晶普遍存在于鋰電池的陽極，簡(jiǎn)要來說主要因?yàn)殡姵卦诜烹娕c充電的過程中，鋰離子可能會(huì)不均勻的分布在電極上，進(jìn)而造成陽極上會(huì)開始形成一些像樹枝狀的的結(jié)構(gòu)，當(dāng)樹枝狀的結(jié)構(gòu)越來越長(zhǎng)就可能造成電池短路甚至火災(zāi)。

在以往的研究中，一些嘗試，比如保護(hù)陽極的自形成層、建立具有更平滑表面的超薄鋰金屬陽極、引入更穩(wěn)定的固體電解質(zhì)而非液體電解質(zhì)等，能夠在一定程度上抑制枝晶的生長(zhǎng)，使鋰顆粒的沉積更加整齊并改善設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命。但是這些嘗試在成本以及技術(shù)難度上或多或少還有改進(jìn)的空間。

近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California， San Diego）的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在循環(huán)過程中對(duì)鋰金屬電池施加特定的壓力可以有效解決枝晶生長(zhǎng)問題。

實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)鋰金屬電池由于受到不同壓力，會(huì)產(chǎn)生不同的枝晶狀態(tài)。在較低的壓力下，沉積的鋰呈現(xiàn)出多孔和無序的性質(zhì)，為枝晶的生長(zhǎng)留下了足夠的空間。然而，在350千帕斯卡（約3．5個(gè)大氣壓）的壓力下，鋰被沉積成整齊的柱狀，中間沒有任何孔隙，幾乎沒有枝晶生長(zhǎng)的空間。

該研究對(duì)于鋰沉積的操縱和防止枝晶生成十分重要，未來，希望其能夠有效提升鋰電池壽命和安全性能。