超强大的电池更安全，更高效
从智能手机到电动汽车，当今的许多技术都使用锂离子电池。这意味着消费者必须保持充电器的便利。一个iPhone X电池只能持续21个小时的通话时间，而特斯拉的S型号则有335英里的范围 - 这意味着你可以期望从特拉华州的纽瓦克到罗德岛州的普罗维登斯，但不是所有去波士顿的路，一次充电。
世界各地的科学家 - 甚至包括自己的锂离子电池发明人John Goodenough - 都在寻找使充电电池更安全，更轻，更强大的方法。
现在，特拉华大学机械工程教授，燃料电池和蓄电池中心主任魏秉庆领导的国际研究小组正在开展工作，为更广泛地使用锂金属电池奠定基础这将比目前消费电子产品中常用的锂离子电池容量更大。该团队开发了一种方法来缓解锂金属电池中的枝晶形成，他们在Nano Letters上发表的论文中描述了这种方法。
锂金属电池的承诺（和陷阱）
在锂离子电池中，阳极或电流产生侧由诸如石墨的材料制成，其中锂离子结合到其上。锂离子流向阴极或集流侧。
在锂金属电池中，阳极由锂金属制成。电子从阳极流向阴极发电。由锂金属制成的可再充电电池具有很多希望，因为锂是最具电气性能的金属并且具有非常高的容量。
“理论上讲，锂金属是电池的最佳选择之一，但在实践中很难处理，”魏说。
锂金属电池迄今效率低下，不稳定，甚至有火灾隐患。他们的表现受到锂枝晶的阻碍，看起来像是由锂沉积物制成的小石笋。随着电池的使用，锂离子会聚集在阳极上。随着时间的推移，锂沉积物变得不均匀，导致这些树枝状物的形成，这可能导致电池短路。
新的理解
世界各地的研究小组已经尝试了各种技术来抑制这些树突的形成和生长。在研究文献后，魏发现几乎所有应用的技术都可以在一个伞下理解：在系统中引入一层多孔材料可以阻止树枝状物聚集在阳极上。
研究小组利用数学建模发现，多孔材料抑制了树突的引发和生长。确实形成的树突比缺乏多孔膜的系统中形成的树突短75％。为了进一步证明这一发现，该团队制造了一种由多孔氮化硅细丝制成的薄膜，每个薄膜的尺寸小于百万分之一米。然后他们将这种膜整合到电池中的锂金属电池中并运行3000小时。没有树突长大。
“这个基本的理解可能并不局限于我们使用的氮化硅，”Wei说。 “其他多孔结构也可能做到这一点。”
更重要的是，这个原则还可以扩展到其他电池系统，如锌或钾基电池，他说。
“在这个金属电池领域，这是最新的理解，”他说。 “这是一种可能产生重大影响的工作。”
