蓋世汽車訊 據外媒報道，加州大學戴維斯分校（UC Davis）化學工程系副教授Jiandi Wan領導的研究團隊提出一種方案，或將解決可充電鋰金屬電池中的枝晶生長問題。該團隊證明，在下一代充電電池中，在正極附近流動的離子有可能提升電池的安全性和壽命。

（圖片來源：UC Davis）

鋰金屬電池是一種以鋰金屬為負極的鋰電池。該類電池具有高電荷密度，并且其能量容量有可能達到傳統鋰離子電池的兩倍，但安全性是一個大問題。當電池充電時，一些離子在正極表面被還原為鋰金屬，并形成不規則的枝晶微結構，最終可能導致短路甚至爆炸。

該理論認為，枝晶生長是由正極表面附近的質量傳遞和鋰離子還原速度相競爭所致。 當離子的還原速度比質量傳遞快得多時，在正極附近會產生一個不含任何離子的電中性間隙，稱為空間帶電層（space-charged layer）。該層具有不穩定性，被認為是導致枝晶生長的原因，因此減少或消除這一間隙，可能會減少枝晶生長，從而延長電池壽命。

研究人員希望，通過讓離子在微流控通道中流過正極，來恢復電荷并抵消這一間隙。概念驗證測試顯示，這種離子流可以使枝晶生長最多減少99%。

這項研究展示利用微流體來解決電池相關問題的有效性，并為該領域的未來研究鋪平道路。研究人員表示：“通過此項基礎性研究和微流體方法，我們能夠定量了解流動對枝晶生長的影響。目前還沒有多少團體進行過這方面的研究。”

雖然不能在真正的電池中直接使用微流體，但研究團隊正在尋找其他方法來應用這項研究的基本原理，并在正極表面附近引入局部流動，以補償陽離子并消除空間帶電層。Wan表示：“我們很高興探索這項研究的新應用。我們已經在進行正極表面設計，以引入對流。”

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