【新裝置可改善鋰金屬電池性能】
表面聲波器件十分小巧 。 圖片來源：加州大學圣迭戈分校網(wǎng)站
美國加州大學圣迭戈分校一研究團隊開發(fā)出一種超聲波裝置 ， 可有效改善鋰金屬電池的性能 。 研究人員18日在《先進材料》雜志上介紹了相關研究成果 ， 并稱該裝置可應用于任何電池 ， 而無須考慮其內(nèi)部的化學成分 。
鋰金屬電池因其高能量密度和功率密度而被認為是下一代技術 。 與當前被廣泛使用的鋰離子電池相比 ， 相同重量下 ， 鋰金屬電池容量可達鋰離子電池的兩倍 。 但目前這種電池卻沒能被廣泛商用 ， 其主要原因是電池壽命太短 ， 在充電過程中 ， 電解質(zhì)中的鋰消耗嚴重 ， 沉積時會形成孔隙和枝晶 ， 使得電池性能下降 ， 甚至出現(xiàn)短路 ， 導致火災、爆炸等事故 。 長期以來 ， 科學家們一直在尋找使鋰金屬電池更安全、實用的方法 。
此次 ， 研究人員通過一個小型的100MHz表面聲波器件有效地解決了上述問題 。 表面聲波器件是現(xiàn)在智能手機中常用的一種組件 ， 可以產(chǎn)生極高的聲波 ， 在手機中主要用于過濾無線信號 。 研究人員將這種器件改用于鋰金屬電池 ， 其發(fā)射的超聲波會在電池充電過程中使電解液循環(huán)流動 ， 不僅會降低鋰的消耗量 ， 還使鋰在沉積時不會形成枝晶 ， 改善電池性能的同時也提升了其安全性 。 研究表明 ， 配備該器件的鋰金屬電池可以充放電250次 ， 10分鐘即可完成一次充電 。
研究人員稱 ， 他們的研究證實了通過表面聲波驅(qū)動電解液流動來實現(xiàn)鋰金屬電池快速充電的可行性 ， 這種方法與電池內(nèi)部的化學成分無關 ， 因此理論上可適用于任何電池 。
其實在理論上 ， 鋰金屬電池的儲電量可相當于鋰離子電池的10倍 。 但就像文中所說 ， 它有一個致命缺陷 ， 簡言之 ， 在鋰金屬電池充放電時 ， 鋰會不均勻地聚集在電極上 ， 而這種積聚會大大縮短電池壽命 ， 嚴重時則電池短路或發(fā)生起火事故 。 這個瓶頸導致鋰金屬電池一直未被商業(yè)化 ， 研發(fā)人員也想出多種辦法試圖解決 。 如今超聲波的驅(qū)動證實可行 ， 無疑等于在鋰金屬電池的應用之路上點起了一盞新燈 ， 也讓進一步大幅改觀電力存儲的經(jīng)濟效益成為可能 。 （采訪人員劉海英）
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