新的电池涂层可以改善智能手机和电动汽车

高性能锂离子电池是笔记本电脑，智能手机和电动汽车的关键组成部分。目前，锂离子电池的阳极或负电荷侧通常由石墨或其他碳基材料制成。

但是，碳基材料的性能受到限制，因为重量和能量密度是可以存储在给定空间中的能量的量。因此，许多研究都集中在锂金属阳极上。

锂金属阳极的成功将实现许多电池技术，包括锂金属和锂空气，这可能会使当今最好的锂离子电池的容量增加5到10倍。这意味着电动汽车和智能手机电池的续航时间将增加5至10倍，持续时间将延长5到10倍。锂金属阳极也更轻，更便宜。

用金属制成的锂离子电池的问题在于，在充电循环期间，它们不受控制地生长树枝状晶体，枝状晶体是看起来像树芽的微观纤维。树枝状结构降低了电池的性能并且还存在安全问题，因为它们可能使电池短路并且在某些情况下着火。

加州大学河滨分校的一组研究人员在解决40多年前的树突问题方面取得了重大进展。他们的研究结果刚刚发表在“ 材料化学 ”杂志上。

该团队发现，通过使用称为甲基紫精的有机化合物涂覆电池，与使用锂金属阳极的现有标准电解质相比，它们能够稳定电池性能，消除枝晶生长并使电池寿命延长三倍以上。

“这有可能改变未来，”该论文的第一作者，加州大学河滨分校的化学兼职副教授赵超说。“它成本低，易于操作，并与目前的锂离子电池行业兼容。”

研究人员设计了一种新策略，以形成稳定的涂层，以提高锂金属阳极的寿命。他们使用甲基紫精，由于其在还原时能够改变颜色，因此已经用于其他应用。

研究人员使用的甲基紫精分子可以以带电状态溶解在电解质中。一旦分子与锂金属相遇，它们立即被还原，在金属电极顶部形成稳定的涂层。

通过仅向电解质中添加0.5%的紫精，循环寿命可以增加三倍。此外，甲基紫精的成本非常低，并且可以容易地按比例放大。

研究人员通过添加甲基紫精来实现锂金属阳极的稳定运行，可以开发下一代高容量电池，包括锂金属电池和锂空气电池。

王警告说，虽然涂层可以改善电池性能，但它不是防止电池着火的方法。