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哈佛大學科學家為電(dian)動汽(qi)車開發了一種新型固態鋰金屬電(dian)池，該電(dian)池有(you)望(wang)實(shi)現3分鐘內完全充(chong)電(dian)，并且(qie)可(ke)持續使(shi)用(yong)20年。相關論文發表(biao)在最近(jin)的《自然》雜志上(shang)。

目前，初創(chuang)公司Adden Energy宣布已獲得哈佛大(da)學(xue)技術(shu)發展辦(ban)公室授(shou)予的(de)獨(du)家(jia)技術(shu)許可，用于推進該(gai)技術(shu)的(de)商業化(hua)，其目標是將電池縮(suo)小為手掌大(da)小的(de)“軟包電池”，其組(zu)件封裝在鋁涂層薄膜中(zhong)。

哈(ha)佛已授予(yu) Adden Energy 開發(fa)固態(tai)鋰金屬(shu)電(dian)池的獨(du)家(jia)許可。這家(jia)初創(chuang)公司(si)旨在將電(dian)池擴展到(dao)手掌大(da)小的“軟(ruan)包電(dian)池”——其組(zu)件封(feng)裝(zhuang)在鋁涂層薄膜中。

這(zhe)款電池(chi)使用的(de)(de)是(shi)純金屬形(xing)式的(de)(de)鋰，而不是(shi)目前市場上電動汽車電池(chi)所用的(de)(de)鋰離(li)子。同(tong)時，“固態”是(shi)指使用固體(ti)電極和固體(ti)電解(jie)質(zhi)，而不是(shi)鋰離(li)子電池(chi)中的(de)(de)液體(ti)或聚(ju)合(he)物(wu)凝膠電解(jie)質(zhi)。

在實驗(yan)室(shi)中(zhong)，該團隊的(de)(de)電(dian)池(chi)原型實現了充(chong)電(dian)速度快(kuai)至3分鐘，并且在生命周期內可循(xun)環(huan)超過1萬次。研究(jiu)人員表示(shi)，目前，即使是(shi)同類中(zhong)最好的(de)(de)電(dian)池(chi)也只有2000—3000次充(chong)電(dian)循(xun)環(huan)，這項(xiang)技術可能會“改(gai)變游戲規則”。

這(zhe)款新電(dian)(dian)池新穎且復雜的設(she)計靈感來(lai)自于英式(shi)經典三(san)明治(zhi)。與傳(chuan)統(tong)的鋰離子電(dian)(dian)池相比(bi)，鋰金屬電(dian)(dian)池在相同體積下(xia)儲(chu)存(cun)的能量要多(duo)得(de)多(duo)，而充電(dian)(dian)時間卻比(bi)傳(chuan)統(tong)鋰離子電(dian)(dian)池少得(de)多(duo)。但它們很容(rong)易形成(cheng)“樹(shu)突”——一種(zhong)微小的、剛性的樹(shu)狀結(jie)構。樹(shu)突會在電(dian)(dian)池中(zhong)生長，其針狀突起(qi)的部分(fen)稱為枝(zhi)晶(jing)。這(zhe)些結(jie)構像根一樣長入(ru)電(dian)(dian)解質并刺(ci)穿分(fen)隔(ge)陽極和陰極的屏(ping)障(zhang)，可能導致電(dian)(dian)池著火。

類似三明治的(de)多層(ceng)結構可(ke)防止(zhi)枝晶結構生成。如果將電(dian)池想象成三明治，首先一(yi)層(ceng)是面包(bao)（鋰(li)金屬(shu)陽極(ji)），然(ran)后是生菜（石墨涂層(ceng)），接下來(lai)是一(yi)層(ceng)西紅(hong)柿(shi)（第(di)一(yi)種電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)）和(he)(he)一(yi)層(ceng)培根（第(di)二(er)種電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)），最后是另一(yi)層(ceng)西紅(hong)柿(shi)和(he)(he)最后一(yi)塊(kuai)面包(bao)（陰極(ji)）。在這種設計中(zhong)，樹突可(ke)生長穿透石墨和(he)(he)第(di)一(yi)種電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)，但在到達第(di)二(er)種電(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)時就停止(zhi)了(le)。

換句話說，樹突(tu)在“生(sheng)(sheng)菜(cai)”和“番茄”中生(sheng)(sheng)長，但在“培根(gen)”處停止(zhi)。“培根(gen)”屏障阻(zu)止(zhi)枝晶穿過(guo)使電池短路，從而防止(zhi)了故(gu)障產(chan)生(sheng)(sheng)。

此外(wai)，該電(dian)池(chi)可自(zi)我修復，這意(yi)味(wei)著它(ta)的化學(xue)成分允(yun)許它(ta)回(hui)填由枝晶產生的孔(kong)。

這(zhe)家創業公司表(biao)示，清潔能源儲存技術的快速發展對于應對氣候變化至(zhi)關重要。據(ju)估(gu)計(ji)，僅全球汽車電氣化一項就可將全球溫(wen)室(shi)氣體排放(fang)量減少16%，而這(zhe)種“新電池模式”被(bei)視為實現這(zhe)一目(mu)標(biao)的關鍵(jian)。