只需加水：研究人员将锂金属电池寿命延长 750%

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锂金属是新一代阳极材料，因克服商用电池的性能限制而备受瞩目。然而，锂金属固有的问题导致电池寿命缩短和火灾风险增加。韩国科学技术研究院的研究人员取得了世界级的突破，仅使用水就将锂金属阳极的寿命延长了约 750%。
他们的研究成果发表在《先进材料》杂志上。
韩国科学技术研究院材料科学与工程系的 Il-Doo Kim 教授与亚洲大学的 Jiyoung Lee 教授合作，使用环保型中空纳米纤维作为保护层，成功稳定了锂的生长，并显著提高了下一代锂金属电池的使用寿命。
传统的保护层技术是在锂金属上施加表面涂层以与电解质形成人工界面，该技术依赖于有毒工艺和昂贵的材料，对锂金属阳极寿命的改善有限。
为了解决这些限制，金教授的团队提出了一种中空纳米纤维保护层，能够通过物理和化学手段控制锂离子的增长。该保护层采用环保的静电纺丝工艺制造，以从植物中提取的瓜尔胶为主要材料，以水为唯一溶剂。
纳米纤维保护层有效控制了电解质与锂离子之间的可逆化学反应，纤维内部的空腔抑制了锂离子在金属表面的随机聚集，稳定了锂金属表面与电解质之间的界面。
结果显示，具有该保护层的锂金属阳极比传统锂金属阳极寿命提高了约750%，经过300次充放电循环后，电池容量仍能保持93.3%，达到世界一流水平。
研究人员还证实，这层天然保护层在土壤中约一个月内就会完全分解，证明了其在整个制造和处理过程中的环保特性。
Il-Doo Kim 教授解释说：“通过利用物理和化学保护功能，我们能够更有效地引导锂金属和电解质之间的可逆反应并抑制枝晶生长，从而产生具有前所未有的寿命特性的锂金属阳极。
“由于电池需求激增，电池生产和处置所造成的环境负担成为一个紧迫问题，这种具有可生物降解特性的水基制造方法将为下一代环保电池的商业化做出重大贡献。”