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鋰金屬電池的能量容量幾乎是鋰離子電池的兩倍，而且重量更輕。在電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用中，有望使其更輕、續(xù)航更長(zhǎng)。然而，鋰金屬電池一直存在使用壽命較短的問(wèn)題。據(jù)外媒報(bào)道，由美國(guó)能源部西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā)出一種可持續(xù)循環(huán)600次的鋰金屬電池，遠(yuǎn)超過(guò)以往報(bào)告結(jié)果。

為了延長(zhǎng)電池壽命，該團(tuán)隊(duì)沒(méi)有使用含鋰更多的負(fù)極，而是使用極薄的鋰條，只有20微米寬，比人的頭發(fā)絲還要薄得多。研究人員Jun Liu表示：“很多人都認(rèn)為，鋰越厚，電池的循環(huán)時(shí)間就越長(zhǎng)。實(shí)際上，并不總是這樣。每個(gè)鋰金屬電池都存在一個(gè)優(yōu)化厚度，具體取決于其電芯能量和設(shè)計(jì)。”

該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的鋰金屬電池的能量密度為350Wh/kg。經(jīng)過(guò)600次循環(huán)后，仍能保持76%的初始容量。研究人員希望將這一最新進(jìn)展整合至高能軟包電芯設(shè)備中，并在現(xiàn)實(shí)條件下展示改進(jìn)的性能。

該團(tuán)隊(duì)決定嘗試更薄的鋰條，是基于對(duì)負(fù)極分子動(dòng)力學(xué)的詳細(xì)了解。研究人員發(fā)現(xiàn)，較厚的鋰會(huì)導(dǎo)致電池失效。這是因?yàn)樨?fù)極上的固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI）周?chē)l(fā)生了復(fù)雜的反應(yīng)。

該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，較薄的鋰條可以創(chuàng)造良好的SEI。研究人員采用“濕SEI”和“干SEI”這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)。濕的版本可保持液體電解質(zhì)和負(fù)極之間的接觸，有助于發(fā)生重要的電化學(xué)反應(yīng)。在干版本中，液態(tài)電解質(zhì)無(wú)法接觸所有的鋰。簡(jiǎn)言之，因?yàn)殇嚄l較厚，電解液需要流入更深的鋰袋中，這樣其他部分的鋰就會(huì)變干，嚴(yán)重阻礙發(fā)生必要的電化學(xué)反應(yīng)，直接導(dǎo)致電池過(guò)早失效。隨著時(shí)間的推移，這一層體逐漸積聚并形成屏障，從而減少能量流動(dòng)，并降低表面效率。同樣，干SEI層會(huì)阻礙電池內(nèi)部所需能量的有效傳輸。

研究人員表示，其目標(biāo)是打造耐用、安全、具有成本效益的電池，并將能量密度提升至500Wh/kg。

原標(biāo)題： PNNL開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命鋰金屬電池 可持續(xù)循環(huán)600次