蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，一個由材料科學家和化學家組成的研究團隊確定了鋰金屬電池（LMB）在電池運行期間需要承受的最佳堆棧壓力，可產(chǎn)生最佳性能。該研究團隊成員主要來自加州大學圣地亞哥分校（University of California San Diego）、密歇根州立大學（Michigan State University）、愛達荷州國家實驗室（Idaho National Laboratory）和通用汽車研發(fā)中心（General Motors Research and Development Center）。

（圖片來源：加州大學圣地亞哥分校）

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

盡管具有上述優(yōu)勢，但LMB并不被看好，因為其使用壽命較短且存在安全隱患，特別是會發(fā)生由鋰枝晶生長引起的短路。研究人員和技術人員發(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，從而解決壽命問題。但背后原因還未可知。

加州大學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科學問題，還確定了所需的最佳壓力。此外，我們還提出了新的測試協(xié)議，以獲得最大的LMB性能?！?/p>

通過使用多種表征和成像技術，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，會迫使鋰顆粒沉積在整齊的柱子中，且中間沒有任何多孔空間。相比之下，承受較低壓力的電池會呈現(xiàn)出多孔空間，且鋰顆粒會以無序的方式進行沉積，從而使得枝晶具有生長的空間。

研究人員還表明，該過程不會影響電池電解質(zhì)的固體電解質(zhì)界面（SEI）結(jié)構(gòu)。但要應用這種新技術，必須對LMB的制造設施進行改造。

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

另外，愛達荷州國家實驗室的研究人員使用分子動力學仿真了解該項目中的堆棧壓力范圍，該范圍遠小于基于宏觀力學模型的預期。研究人員對這一獨特工藝的機械起源也進行了闡釋。

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