如何提高锂电池的安全性和寿命 如何使用锂电池延长寿命

随着数字化智能设备和电动汽车市场的扩大，锂金属电池可以说是最有希望的高密度能源储藏技术之一。然而，锂金属电池技术的大屏障是不可控制的锂枝晶，导致充电能力的劣化或安全上的危险性问题。

锂枝晶是锂金属作为电池的阳极或负极使用时在表面生长的针状物，有时会引起有害的副反应而降低能量密度，电极短路而引起火灾或爆炸。

前几天，通过亚利桑那州立大学（ArizonaStateUniversity）的新研究，通过使用三维聚二甲基硅氧烷PDMS层作为电池中的锂金属阳极的基质材料，能够有效抑制锂枝晶的形成，大幅延长电池寿命，降低安全上的危险性。这项研究是3月6日在最新的顶级杂志《自然》能源上发表的。

论文首席研究员姜汉卿HanqingJiang）教授说，这个发现是锂离子lithium？ion）电池和锂空气（lithium？air）电池双方都有意义，其他金属阳极电池也有很大的意义。因为作为电池的阳极而使用的金属大部分都会生成锌、钠、铝电池等枝状晶体。

姜汉卿他和研究小组说，不是从材料和电化学的观点来解决这个问题，而是从机械工程师的角度来寻找解决方案。“已知的研究表明，微小的锡针或锡须（类似枝状晶体）在应力下从锡金属的表面突出，因此通过类比调查了锂枝晶作为生长原因的应力的可能性。”。

在第1轮的研究中，研究人员发现电池的阳极底部增加了柔软性PDMS，锂枝晶的成长显著减少。研究人员的分析表明，金属锂电极中累积的应力由PDMS基板以皱纹变形的形式释放，但是枝状晶体的减少趋势与该应力释放直接相关。

“这是第一次实验证明残余应力在锂枝晶的形成中起到重要作用”姜汉卿。

除了研究锂枝晶的成长机构外，姜汉卿小组还利用这种现象（由于应力释放而导致的枝状晶体生长的减少）来延长锂金属电池的寿命，进一步研究了维持高能量密度的方法。

研究人员提出的方法是将PDMS矩阵设置成具有多个表面的三维结构。“使用内部有多个小孔方糖作为模板，将PDMS放入方糖内部的孔中，形成连续的网络状基板，镀薄的铜层来传导电子。最后，这些孔满足锂金属。PDMS”姜汉卿。

这个研究小组的成员之一、莱斯大学RiceUniversity的MingTang教授是“通过结合其他抑制法锂枝晶，如新的电解液添加剂，该发现锂金属电池作为安全、高密度、长期储存能量的解决方案具有广泛意义。该技术的潜在应用范围非常广泛，从个人电子设备的电力供给到向电动汽车提供超长时间的动力，作为太阳能网的备用电源发挥着作用。