鋰離子電池主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間的移動進(jìn)行工作,它應(yīng)用廣泛,手機(jī)、電動車的繁榮發(fā)展都離不開它的支持。但是,它有一個很大的缺陷,在電池充放電的時候,它的內(nèi)部會慢慢形成細(xì)長的、樹枝狀的鋰晶體。隨著鋰枝晶的生長,電池的容量會慢慢下降,電池的壽命也會縮短,這表現(xiàn)出來的現(xiàn)象就是電池的續(xù)航能力下降。如果更嚴(yán)重的話,鋰枝晶的生長可能會刺穿電池,導(dǎo)致短路問題的出現(xiàn),甚至還可能發(fā)生爆炸。
因此,鋰離子電池還有很大的改進(jìn)空間。目前,科學(xué)家在鋰離子電池方面的研究都專注于鋰枝晶的生長。他們試圖減緩鋰枝晶的生長速度,從而給電動汽車制造更安全、更持久的動力來源。
不過,也有科學(xué)家另辟蹊徑,他們轉(zhuǎn)向研究鋰金屬電池來取代鋰離子電池。鋰金屬電池因為其高容量和高能量密度而被認(rèn)為是電池化學(xué)的圣杯。如果把鋰離子電池?fù)Q成鋰金屬電池,那么它將更強(qiáng)、更輕、更持久。然而,一切的美好都是理想狀態(tài)下的。在以前,科學(xué)家試驗鋰金屬電池的時候,發(fā)現(xiàn)它極為不穩(wěn)定,經(jīng)常發(fā)生爆炸,這也是它無法推向市場的主要原因。
然而,哈佛大學(xué)的新研究找到了答案。他們的研究人員利用固態(tài)金屬材料,獨(dú)特的多層設(shè)計把不穩(wěn)定的電解質(zhì)夾在更穩(wěn)定的固體電解質(zhì)之間,這就會阻止樹突狀鋰晶體的生長,并且會給鋰金屬電池提供更多的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
哈佛大學(xué)的科學(xué)家對他們的電池進(jìn)行了測試,在超過1萬次的充放電循環(huán)之后,他們發(fā)現(xiàn)電池仍然保持82%的容量。他們還聲稱,該種電池的預(yù)計壽命能達(dá)到10至15年,也就是說在汽車壽命之內(nèi)基本上不用更換電池了。并且,由于其高能流密度,在10到20分鐘之內(nèi)就可以充滿電,為電動汽車的發(fā)展掃清一大障礙。但是,目前該電池的成本相當(dāng)高,離商用還有一定的距離,還要繼續(xù)深入研究。
不過,網(wǎng)友們對此并不買賬。他們認(rèn)為,哈佛大學(xué)的這個說法和許多引人入勝的“電池突破”故事一樣具有夸大的成分。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,每兩周就有一次關(guān)于“電池突破”的故事,但實(shí)際上電池的發(fā)展是緩步進(jìn)行的。
他們還認(rèn)為,鋰是一種稀缺資源,世界上是否有足夠多的鋰來滿足這項發(fā)明的需求?此外,盡管該設(shè)計可以加快充電速度,但基本問題仍然存在:充電的最高電流仍然受到供電設(shè)備的影響。并且,當(dāng)這些電池著火時,它依然會很快燒完。電池的回收也是一個問題,基本上涉及鋰的東西對環(huán)境都是不利的。
因此,鋰離子電池還有很大的改進(jìn)空間。目前,科學(xué)家在鋰離子電池方面的研究都專注于鋰枝晶的生長。他們試圖減緩鋰枝晶的生長速度,從而給電動汽車制造更安全、更持久的動力來源。
不過,也有科學(xué)家另辟蹊徑,他們轉(zhuǎn)向研究鋰金屬電池來取代鋰離子電池。鋰金屬電池因為其高容量和高能量密度而被認(rèn)為是電池化學(xué)的圣杯。如果把鋰離子電池?fù)Q成鋰金屬電池,那么它將更強(qiáng)、更輕、更持久。然而,一切的美好都是理想狀態(tài)下的。在以前,科學(xué)家試驗鋰金屬電池的時候,發(fā)現(xiàn)它極為不穩(wěn)定,經(jīng)常發(fā)生爆炸,這也是它無法推向市場的主要原因。
然而,哈佛大學(xué)的新研究找到了答案。他們的研究人員利用固態(tài)金屬材料,獨(dú)特的多層設(shè)計把不穩(wěn)定的電解質(zhì)夾在更穩(wěn)定的固體電解質(zhì)之間,這就會阻止樹突狀鋰晶體的生長,并且會給鋰金屬電池提供更多的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
哈佛大學(xué)的科學(xué)家對他們的電池進(jìn)行了測試,在超過1萬次的充放電循環(huán)之后,他們發(fā)現(xiàn)電池仍然保持82%的容量。他們還聲稱,該種電池的預(yù)計壽命能達(dá)到10至15年,也就是說在汽車壽命之內(nèi)基本上不用更換電池了。并且,由于其高能流密度,在10到20分鐘之內(nèi)就可以充滿電,為電動汽車的發(fā)展掃清一大障礙。但是,目前該電池的成本相當(dāng)高,離商用還有一定的距離,還要繼續(xù)深入研究。
不過,網(wǎng)友們對此并不買賬。他們認(rèn)為,哈佛大學(xué)的這個說法和許多引人入勝的“電池突破”故事一樣具有夸大的成分。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,每兩周就有一次關(guān)于“電池突破”的故事,但實(shí)際上電池的發(fā)展是緩步進(jìn)行的。
他們還認(rèn)為,鋰是一種稀缺資源,世界上是否有足夠多的鋰來滿足這項發(fā)明的需求?此外,盡管該設(shè)計可以加快充電速度,但基本問題仍然存在:充電的最高電流仍然受到供電設(shè)備的影響。并且,當(dāng)這些電池著火時,它依然會很快燒完。電池的回收也是一個問題,基本上涉及鋰的東西對環(huán)境都是不利的。