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“锂金属电池因其高能量密度而成为电动汽车有前途的电化学存储设备；然而，这些与锂枝晶生长和锂负极电极体积变化大相关的问题限制了它们的实际应用，”曹飞飞研究员说。中国武汉华中农业大学。“非常需要探索解决锂阳极问题的合适方法，以便这些电池成为更实用的选择。”
为了获得应对这些挑战的锂金属电池，研究人员创建了一个 3D 支架并将熔融锂注入其上。确保这项技术安全的关键是使用一层由镁铝双氧化物制成的纳米片。这种材料被描述为亲锂的，这意味着它会吸引锂以生成合金介质。
熔融锂被拉向纳米片，并通过毛细管作用穿过 3D 支架。Cao 解释说，这种毛细力非常重要，因为它有助于熔融锂瞬时渗透到 3D 主体中，从而形成稳定的 3D 复合锂阳极。
研究人员对采用新技术开发的电池进行了严格的测试。与现有技术相比，该电池形成了管状枝晶，但仅显示出 3% 的小厚度波动。相比之下，在没有新技术的情况下，大电极增长了 22%。
研究人员还测试了电池的库仑效率或电流效率，它衡量电池的容量和能量损失。经过 100 次充电循环后，电池的效率保持在 98.6%。相比之下，普通锂金属电池仅在 23 个充电周期后就出现了显着的能量损失。
展望未来，研究人员正在计划如何继续改进锂金属电池，使这项技术能够得到更广泛的采用。曹说：“下一步，我们将用轻质矩阵代替重矩阵，以产生高重量比的活性锂，以提高电池能量密度。” “我们期望制备出一种高安全性的复合锂负极，该负极在 500 Wh kg -1以上的高比重能量密度电池中具有竞争力。”