来源| 财联社
通过用石墨代替高密度纯金属锂，有望显著提高电池技术性能。 近日，《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）期刊，发表了来自德国耶拿大学（Friedrich Schiller University）科学家们的碳膜研究成果， 该技术展示了即便经历数百次循环充电，它仍能够防止锂电池因枝晶而导致故障。 资料图来自：Uni-Jena
众所周知， 锂金属电池的储能潜力是当前锂离子电池的10倍， 但在充放电过程中，锂离子会在电池两极间来回移动，并让锂原子在电极上积聚。一段时间过后， 被称作枝晶的尖刺就会戳破电芯隔板，导致电池遭遇短路和故障。 碳纳米膜涂层在 Ceigard 隔膜上的合成与转移
因此，阻碍锂金属电池发展的主要问题正是被称为枝晶的针状结构。如果能防止枝晶的形成，锂金属电池则能够走得更远。 此前已有相当多的研究团队，在防止枝晶生成这件事上倾注了大量的心力。 为了让锂金属电池一步步走向现实，各种创造性的潜在解决方案被提出—— 比如使用超薄锂、纳米管薄膜、以及自组装保护层等等。 电池恒流 / 不同时间间隔下的缩放电压曲线
而此次德国耶拿大学的这项新研究的作者是试图 通过使用一种具有微调孔的新型碳膜来对抗枝晶，这种膜能以正确的方式影响离子传输。 耶拿大学的Andrey Turchanin教授解释称，“这就是为什么我们将一种极薄的、由碳制成的二维膜应用于隔膜，其孔的直径不到一纳米。 这些微小的开口比临界核还要小，从而阻止了导致枝晶形成的结核出现。 锂没有形成针刺状结构，而是以光滑的薄膜形式沉积在阳极上。” 锂在铜箔上电沉积的过程示意
该团队将这种电池与另一种没有保护膜的电池一起进行了测试， 发现这种电池的寿命是另一种电池的两倍，而且在数百次充电循环中没有显示出枝晶生长的迹象。 科学家们认为，这是朝下一代锂电池迈出了非常有希望的一步。他们已经申请了专利， 现在将研究如何将这种薄膜整合到制造过程中。 
此外，参与这项研究的华盛顿州立大学研究生 Sathish Rajendran 也表示：“与电池的其它组件相比，隔膜材料的关注度一直偏少。 而新研究展示的纳米级二维膜，已经对电池寿命产生了让人着迷的影响力”。 
