(Tech Xplore)-具有可充電電池的手機(jī)，筆記本電腦和其他電子設(shè)備使用鋰離子電池。鋰電池具有高能量密度。為設(shè)備供電所需的電池更少，這使設(shè)備更輕便，更便攜。但是，鋰電池不如其強(qiáng)大或持久。首先，鋰電池容易形成樹(shù)枝狀晶體，鋰金屬會(huì)沉積在鋰電極上。這些樹(shù)枝狀晶體會(huì)散布在整個(gè)鋰基電解液中，如果到達(dá)另一個(gè)電極，則會(huì)使電池短路。

與其他金屬相比，鋰金屬具有最高的比陽(yáng)極容量，但是鋰金屬的電化學(xué)循環(huán)會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題，包括枝晶生長(zhǎng)。對(duì)于希望優(yōu)化鋰電池壽命和容量的研究人員而言，控制枝晶的生長(zhǎng)已證明是困難的。

在他們的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，Yan等人。建立了一個(gè)三電極電池，以研究發(fā)生鋰沉積的電勢(shì)，成核屏障的超電勢(shì)。銅經(jīng)常用于鋰電池研究中，因?yàn)樗哂邢鄬?duì)較高的形核超電勢(shì)，這意味著在枝晶形成之前需要大量能量輸入。

他們使用銅作為基準(zhǔn)基板，通過(guò)重量分析將鋰沉積到各種金屬基板上以測(cè)試過(guò)電勢(shì)。這些基板包括Au，Ag，Zn，Mg，Al，Pt，Si，Sn，C，Cu和Ni。他們發(fā)現(xiàn)，盡管銅在40 mV左右具有成核壁壘，但鍍金銅卻沒(méi)有成核壁壘。考慮到金的晶體形態(tài)與銅非常相似，這令人驚訝。

過(guò)電勢(shì)的差異與溶解度有關(guān)。鋰金合金在溶液中形成并用于降低成核壁壘。嚴(yán)等。用其他金屬測(cè)試了這一概念，這些金屬的相圖表明它們可溶于鋰，并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)完全“鋰化”時(shí)，Au，Ag，Zn和Mg表現(xiàn)出零超電勢(shì)。鋁和鉑在鋰溶液中微溶，并且對(duì)于鋰成核顯示出小的過(guò)電位。銅，鎳，碳，錫和硅不溶于鋰溶液。所有五個(gè)都有明顯的鋰金屬成核過(guò)電勢(shì)，并顯示出相對(duì)較高的成核過(guò)電勢(shì)。該實(shí)驗(yàn)表明成核超電勢(shì)與鋰金屬合金的形成有關(guān)。高電位的銅和鎳不會(huì)形成合金。