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。在電動汽車應用中，有望使其更輕、續航更長。然而，鋰金屬電池一直存在使用壽命較短的問題。據外媒報道，由美國能源部西北太平洋國家實驗室（PNNL）領導的研究團隊，開發出一種可持續循環600次的鋰金屬電池，遠超過以往報告結果。



為了延長電池壽命，該團隊沒有使用含鋰更多的負極，而是使用極薄的鋰條，只有20微米寬，比人的頭發絲還要薄得多。研究人員Jun Liu表示：“很多人都認為，鋰越厚，電池的循環時間就越長。實際上，并不總是這樣。每個鋰金屬電池都存在一個優化厚度，具體取決于其電芯能量和設計。”

該團隊開發的鋰金屬電池的能量密度為350Wh/kg。經過600次循環后，仍能保持76%的初始容量。研究人員希望將這一最新進展整合至高能軟包電芯設備中，并在現實條件下展示改進的性能。

該團隊決定嘗試更薄的鋰條，是基于對負極分子動力學的詳細了解。研究人員發現，較厚的鋰會導致電池失效。這是因為負極上的固態電解質膜（SEI）周圍發生了復雜的反應。

該團隊發現，較薄的鋰條可以創造良好的SEI。研究人員采用“濕SEI”和“干SEI”這兩個術語。濕的版本可保持液體電解質和負極之間的接觸，有助于發生重要的電化學反應。在干版本中，液態電解質無法接觸所有的鋰。簡言之，因為鋰條較厚，電解液需要流入更深的鋰袋中，這樣其他部分的鋰就會變干，嚴重阻礙發生必要的電化學反應，直接導致電池過早失效。隨著時間的推移，這一層體逐漸積聚并形成屏障，從而減少能量流動，并降低表面效率。同樣，干SEI層會阻礙電池內部所需能量的有效傳輸。

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