充电12分钟可行驶800公里 科学家研发出新型锂金属电池

来源：参考消息

编译：林朝晖

据美国趣味科学网站9月15日报道，科学家运用一种巧妙的化学方法攻克了未来电池面临的一项重大挑战。他们的这一突破为下一代电动汽车电池铺平了道路。这类电池单次充电仅需12分钟，续航里程就能达到500英里（约合800公里）。

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锂金属电池与传统锂离子电池的不同之处在于，前者用锂金属取代了石墨阳极。研究人员在一份声明中表示，这种设计能提供高得多的能量密度。

对于电动汽车驾驶者而言，这意味着电池充电更快、续航更长。但科学家一直未能成功研发出性能可靠的锂金属电池，原因在于“枝晶”：电池充电过程中阳极表面会生长出一种树枝状结晶物质，长期下来会导致电池性能下降。在快速充电时，枝晶问题会加剧，还会增加电池短路的风险。

不过，在9月3日发表于英国《自然-能源》杂志的一项新研究中，科学家找到了抑制枝晶生长的方法。

研究人员称，其中的关键在于一种新型液态电解质。这种能“抑制内聚力”的液态电解质能抑制枝晶生长，从而提升电池的快速充电能力，并将其使用寿命延长至18.5万英里(约合30万公里)以上。

锂离子电池和锂金属电池均含有液态电解质，在电池充放电过程中，液态电解质负责在阴极和阳极之间传输锂离子。

在电池物理学中，能量密度指的是电池单位重量或单位体积所能储存的能量，这是决定电动汽车单次充电续航里程的关键因素。

研究团队在声明中表示，他们发现枝晶形成的根本原因是“锂金属表面的界面内聚力不均匀”。换句话说，他们意识到充电时锂离子无法在阳极表面均匀沉积，从而形成易滋生枝晶的薄弱点。

为解决这一问题，他们研发出一种具有特定化学结构的液态电解质。这种电解质有助于确保锂离子在阳极表面更均匀地沉积，从而防止锂离子聚集形成枝晶。

科学家表示，在实验室测试中，新款电池能在12分钟内将电量从5%充至70%，且经过350次充放电循环后，仍能保持这一充电速度。一款更高容量的电池版本则能在17分钟内充电至80%，且该性能可维持180次充放电循环。

韩国科学技术院化学与生物分子工程学教授、该研究论文的合著者金熙卓(音)在声明中表示：“通过对界面结构的理解，这项研究已成为攻克锂金属电池技术难题的关键基础。”

金熙卓说：“它攻克了锂金属电池应用于电动汽车的最大障碍。”