锂电池OEM

斯坦福大学领导的一个研究团队发明了一种新的涂层，这种涂层最终可以使轻质锂金属电池安全、耐用，从而开创下一代电动汽车。

马克·戈尔登

可充电锂金属电池重新燃起了希望。几十年来，这一潜在的电池发电厂因其预期寿命短、偶尔会发生剧烈的死亡而被归为实验室，而它的可充电兄弟锂离子电池每年的收入超过300亿美元。

一种新的涂层可以使轻质锂金属电池安全且持久，这对下一代电动汽车的发展是一个福音。

斯坦福大学（Stanford University）和SLAC国家加速器实验室（SLAC National Accelerator Laboratory）的一组研究人员发明了一种涂层，克服了电池的一些缺陷，这在8月26日发表在《焦耳》（Joule）杂志上的一篇论文中有描述。

在实验室测试中，这种涂层显著延长了电池的寿命。它还通过极大地限制刺穿电池正极和负极之间的隔板的微小针状结构（或树突）来解决燃烧问题。除了破坏电池，树突还会在电池的可燃液体中造成短路。锂离子电池偶尔也会出现同样的问题，但迄今为止，树枝晶一直是锂金属可充电电池的一个不起动器。

“我们正在解决锂金属电池的圣杯问题，”化学工程教授鲍振安（音译）说，他与SLAC材料科学与工程及光子科学教授崔毅（音译）是这篇论文的资深作者。鲍补充说，树突阻碍了锂金属电池在下一代电动汽车中的应用。

承诺

与锂离子电池相比，锂金属电池每磅至少能保持三分之一以上的电量，而且重量要轻得多，因为它们在带正电荷的一端使用轻质锂，而不是较重的石墨。如果它们更可靠，这些电池可以从笔记本电脑到手机等便携式电子产品中受益，但崔说，真正的回报将是汽车。电动汽车最大的阻力是它们的电池消耗了大约四分之一的能量。这触及了电动汽车系列和成本的核心。

“传统锂离子电池的容量已经开发到了几乎可以达到的程度，”该研究的联合首席作者、斯坦福大学博士生戴维·麦卡尼奇说。“因此，开发新型电池以满足现代电子设备的高能量密度要求至关重要。”

斯坦福大学和SLAC的研究小组在标准锂金属电池的正极（称为阳极）上测试了他们的涂层，这是树枝晶通常形成的地方。最终，他们将特殊涂层的阳极与其他商用组件结合起来，制造出一种完全可运行的电池。经过160次循环后，他们的锂金属电池仍能提供第一次循环时85%的功率。常规的锂金属电池在多次循环后释放出约30%的能量，即使不爆炸，也几乎没有用。

新涂层通过形成一个分子网络，将带电的锂离子均匀地输送到电极，从而防止树枝晶的形成。它可以防止这些电池典型的不必要的化学反应，还可以减少阳极上的化学物质积累，从而迅速破坏电池的供电能力。

“我们的新涂层设计使锂金属电池更加稳定，并有望进一步发展，”另一位联合首席作者、斯坦福大学博士生余志奥（Zhiao Yu）说。

该集团目前正在改进其涂层设计，以提高容量保持率，并在更多周期内测试电池。

“虽然在电动汽车中使用可能是最终目标，”崔说，“但商业化可能会从消费电子产品开始，首先展示电池的安全性。”

鲍振安和崔毅也是斯坦福大学Precourt能源研究所的高级研究员。斯坦福大学的其他研究人员包括化学工程助理教授秦健；博士后学者冯大伟、姜纪宏、李敏娜、奇布埃泽·阿曼楚古、徐州闫、王汉森、刘凯；学生韦斯利·迈克尔斯、贝聿铭、陈淑成和曹玉池；南京大学访问学者张秋红。

这项工作得到了美国能源部能源效率和可再生能源办公室的支持。斯坦福大学使用的设施得到了国家科学基金会的支持。

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