新研究显示锂金属电池可在一小时内完成充电

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据外媒报道，在一项新研究中，研究人员表示，快充锂金属电池最快可在一小时内完成充电。

（图片来源：加州大学圣地亚哥分校）

这要归功于锂金属晶体，因其可在独特的表面上快速均匀地形成和生长。诀窍在于使用锂本不“喜欢”的晶体生长表面。令电池研究人员感兴趣的是，“这些种子晶体生长出均匀致密的锂金属层”，可以减少枝晶。在电池负极上形成的枝晶，是影响快充超能密度锂金属电池发展的长期障碍。

该项研究由加州大学圣地亚哥分校（California San Diego）的研究人员负责。这种新方法可以使锂金属电池在大约一小时内完成充电，堪比目前的锂离子电池。加州大学圣地亚哥分校与加州大学欧文分校（UC Irvine）的成像研究人员合作，于2023年2月9日在《自然能源》杂志上发表了关于开发快速充电锂金属电池的进展报告。

为了生长锂金属晶体，研究人员用由氟化锂和铁制成的疏锂纳米复合材料表面，取代锂金属电池负极上广泛存在的铜表面。利用这种疏锂表面进行锂沉积，从而形成锂晶体种子，并生长出致密的锂层，即使在高充电率下也是如此。其结果是实现可以快速充电的长循环寿命锂金属电池。

研究人员Ping Liu教授表示：“这项研究的发现在于这种特殊的纳米复合材料表面。研究人员挑战传统观念，即生长锂晶体需要什么样的表面。普遍的看法是，锂在它喜欢的表面上生长得更好，即亲锂表面。在这项工作中，研究人员证明，这并不总是正确的。此次使用的是不亲锂底层，但可提供丰富的成核位置，以及快速的表面锂运动。这两个因素促进了晶体生长。这是通过科学洞察力来解决技术问题的一个很好的例子。”

这项新进展或将促进能量密集型锂金属电池的广泛应用。这种电池的电荷密度高，在电动汽车和便携式电子产品中拥有巨大的潜力。然而，为了保持电池性能并避免安全问题，充分减少锂枝晶形成，目前锂金属电池的充电速度极慢。