可充電鋰離子是便攜式電子產(chǎn)品的主要電池技術(shù)，正日益成為電動汽車和電網(wǎng)儲能應用的首選電池。

在鋰離子電池中，陰極(正電極)是鋰金屬氧化物，而陽極(負電極)是石墨。但是研究人員正在尋找用鋰金屬代替石墨作為陽極以提高電池能量密度的方法。

由于鋰原子的堆積密度以金屬形式最高，因此使用金屬鋰陽極的電池每單位重量或每體積的能量可比石墨基陽極多。然而，鋰金屬陽極受到在反復充電和放電循環(huán)中發(fā)生的“枝晶”堆積的困擾。

樹突是從鋰金屬表面發(fā)出的分支狀突起。通常，它們長到足以在電極之間造成短路的長度，從而導致火災隱患。

但是現(xiàn)在，倫斯勒理工學院(Rensselaer)的一組研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種利用電池內(nèi)部熱量將枝晶擴散到光滑層中的方法。研究人員本周在《科學》雜志上報告了他們的發(fā)現(xiàn)。

Rensselaer的John A. Clark和Edward T. Crossan工程學教授，論文的相應作者Nikhil Koratkar說：“我們發(fā)現(xiàn)，鋰金屬的樹枝狀晶體可以通過樹枝狀晶體的自熱原位修復。”

解決樹突問題

電池裝置由兩個電極組成-陰極和陽極。放置在電極之間的是一個絕緣膜，該絕緣膜用作隔離膜，以防止電極相互接觸并使電池短路。隔膜充滿了液體電解質(zhì)，使離子(帶電原子)在電極之間來回穿梭。

當來自陽極的帶正電的鋰離子在放電時傳輸?shù)疥帢O時，化學反應會產(chǎn)生電。將電池插入插座進行充電時，情況會相反：鋰離子從陰極流回陽極。