蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，一個(gè)由材料科學(xué)家和化學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)確定了鋰金屬電池（LMB）在電池運(yùn)行期間需要承受的最佳堆棧壓力，可產(chǎn)生最佳性能。該研究團(tuán)隊(duì)成員主要來(lái)自加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego）、密歇根州立大學(xué)（Michigan State University）、愛(ài)達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Idaho National Laboratory）和通用汽車(chē)研發(fā)中心（General Motors Research and Development Center）。

（圖片來(lái)源：加州大學(xué)圣地亞哥分校）

用鋰金屬代替石墨做電池負(fù)極是部分電池研發(fā)領(lǐng)域的終極目標(biāo)。這些鋰金屬電池將有可能把當(dāng)前最佳鋰離子技術(shù)的性能提高一倍。例如，在電池重量相同的情況下，采用鋰金屬電池的電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程是采用鋰離子電池汽車(chē)的兩倍。

盡管具有上述優(yōu)勢(shì)，但LMB并不被看好，因?yàn)槠涫褂脡勖^短且存在安全隱患，特別是會(huì)發(fā)生由鋰枝晶生長(zhǎng)引起的短路。研究人員和技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，在電池循環(huán)期間使LMB承受部分壓力可提高性能和穩(wěn)定性，從而解決壽命問(wèn)題。但背后原因還未可知。

加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程系教授Shirley Meng表示：“我們不僅回答了這個(gè)科學(xué)問(wèn)題，還確定了所需的最佳壓力。此外，我們還提出了新的測(cè)試協(xié)議，以獲得最大的LMB性能?！?/p>

通過(guò)使用多種表征和成像技術(shù)，研究人員研究LMB形態(tài)，并量化電池在不同壓力下的性能。他們發(fā)現(xiàn)采用更高的壓力水平，約為350千帕，會(huì)迫使鋰顆粒沉積在整齊的柱子中，且中間沒(méi)有任何多孔空間。相比之下，承受較低壓力的電池會(huì)呈現(xiàn)出多孔空間，且鋰顆粒會(huì)以無(wú)序的方式進(jìn)行沉積，從而使得枝晶具有生長(zhǎng)的空間。

研究人員還表明，該過(guò)程不會(huì)影響電池電解質(zhì)的固體電解質(zhì)界面（SEI）結(jié)構(gòu)。但要應(yīng)用這種新技術(shù)，必須對(duì)LMB的制造設(shè)施進(jìn)行改造。

另一種提高性能的方法是在電池循環(huán)時(shí)不完全放電。相反，研究人員會(huì)留有一個(gè)鋰庫(kù)，以發(fā)生再成核。該發(fā)現(xiàn)在密歇根州的通用汽車(chē)研發(fā)中心得到了驗(yàn)證。

另外，愛(ài)達(dá)荷州國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員使用分子動(dòng)力學(xué)仿真了解該項(xiàng)目中的堆棧壓力范圍，該范圍遠(yuǎn)小于基于宏觀力學(xué)模型的預(yù)期。研究人員對(duì)這一獨(dú)特工藝的機(jī)械起源也進(jìn)行了闡釋。

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