一直以来，美国马里兰大学的科学家们都专注于研究锂电池的失效机制，他们开创了一项技术，可能会导致更安全、更节能的电动汽车（EV）。这一进步可以降低电池起火的风险，这是现有电池技术的一个关键问题。

最新发表在《自然》杂志上的一篇论文提出了这种创新方法，它抑制了锂枝晶的生长，破坏了所谓的全固态锂电池内部形成的枝状结构。正是枝晶阻碍了这项有前途技术的广泛商业化。

这项研究由马里兰大学化学与生物分子工程系教授Chunsheng Wang领导，他们新设计的“中间层”可以阻止枝晶的形成，并可能为EV全固态电池的生产打开大门。

在美国，至少有75万辆注册的电动汽车使用锂离子电池，锂离子电池因其高能量储存而广受欢迎，但它含有易燃的液体电解质成分，过热时会燃烧。

Wang说，全固态电池可能会使汽车比目前的电动或内燃车型更安全，但要绕过其缺点是很困难的。当这些电池以电动汽车所需的高容量和高充放电速率运行时，锂枝晶会向阴极一侧生长，并导致短路和容量衰减。

“在我们弄清楚这部分之后，我们提出了重新设计中间层的想法，这将有效地抑制锂枝晶的生长，”他说。

据悉，他们的解决方案是独一无二的，因为固体电解质和阳极（电路中的电子进入电池的地方）以及电解质和阴极（能量流出电池的地方）之间的电池界面是稳定的。新的电池结构增加了一个富含氟的中间层，稳定了阴极一侧，以及用镁和铋修饰阳极中间层，抑制了锂枝晶。

研究人员们表示，“固态电池是下一代电池，因为它们可以实现高能量和安全性。在目前的电池中，如果你想获得高能量，你就得牺牲安全。”

不过，在产品进入市场之前，研究人员还有其他挑战需要解决。为了使全固态电池商业化，专家们必须缩小固体电解质层的厚度，使其达到与锂离子电池电解质相似的厚度，这将提高能量密度，也就是电池可以储存的电量。该团队表示，基础材料的高成本是另一个挑战。

编辑/范辉