憑借著更高的能量密度，鋰金屬受到了越來越多科學(xué)家的關(guān)注，他們希望用鋰金屬替代石墨作為陽極，從而構(gòu)建性能更佳的電池系統(tǒng)。
然而，鋰金屬陽極是不穩(wěn)定的，很容易與電解質(zhì)反應(yīng)形成固體電解質(zhì)界面（SEI）。不幸的是，天然SEI極其脆弱而且易碎，會導(dǎo)致電池的壽命和性能較差。
據(jù)了解，SEI的作用就像一個守護者，允許鋰離子自由進出陽極。當(dāng)電池還是新電池時，SEI在第一次充電周期形成，理想情況下在電池的預(yù)期壽命內(nèi)保持穩(wěn)定。但是在電池老化之后，再細看內(nèi)部，通常會發(fā)現(xiàn)負(fù)極上有大量固體鋰的堆積，這會導(dǎo)致性能下降。
有鑒于此，清華大學(xué)的研究人員研究出了一種天然SEI的替代品，它可以有效地減輕電池系統(tǒng)中的副反應(yīng)。答案就是ASEI（人工固體電解質(zhì)界面）。ASEI糾正了一些困擾鋰金屬陽極的問題，使其更安全、更可靠、甚至更強大，可以更安心地用于電動汽車和其他類似應(yīng)用。
最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《能源材料與設(shè)備》（Energy Materials and Devices）上。
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研究人員說，“電池技術(shù)已經(jīng)徹底改變了我們的生活方式，與每個人的生活密切相關(guān)。為了實現(xiàn)真正的無碳經(jīng)濟，需要性能更好的電池來取代目前的鋰離子電池。而鋰金屬電池（LMBs）就是這樣的候選者。”
為了改進鋰金屬陽極，研究人員發(fā)現(xiàn)有必要讓鋰離子均勻分布，這有助于減少電池負(fù)電荷區(qū)域的沉積。這將減少枝晶的形成，從而防止過早衰減和短路。
此外，創(chuàng)造一種更容易讓鋰離子擴散的方法，同時減少電極和電解質(zhì)界面之間的反應(yīng)，這有助于在電池循環(huán)過程中保持結(jié)構(gòu)的物理和化學(xué)完整性。研究人員指出，最具潛力的策略是聚合物ASEI層和無機-有機雜化ASEI層。
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他們解釋稱，聚合物層的設(shè)計具有充分的可調(diào)整性，其強度和彈性易于調(diào)節(jié)。聚合物層也具有與電解質(zhì)相似的官能團，這使得它們非常相容。這種兼容性是天然SEI缺乏的主要性能之一。無機-有機雜化層則在減少層厚和顯著改善層內(nèi)組件分布方面表現(xiàn)最好，從而提高了電池的整體性能。
研究人員任務(wù)，ASEI層的未來是光明的，但需要一些改進。他們主要希望看到ASEI層在金屬表面的附著力得到改善，這將進一步提高電池的功能和壽命。
另外需要注意的是結(jié)構(gòu)和層內(nèi)化學(xué)的穩(wěn)定性，以及最小化層的厚度以提高金屬電極的能量密度。他們說，一旦這些問題得到解決，改進鋰金屬電池的道路就會鋪平。
然而，鋰金屬陽極是不穩(wěn)定的，很容易與電解質(zhì)反應(yīng)形成固體電解質(zhì)界面（SEI）。不幸的是，天然SEI極其脆弱而且易碎，會導(dǎo)致電池的壽命和性能較差。
據(jù)了解，SEI的作用就像一個守護者，允許鋰離子自由進出陽極。當(dāng)電池還是新電池時，SEI在第一次充電周期形成，理想情況下在電池的預(yù)期壽命內(nèi)保持穩(wěn)定。但是在電池老化之后，再細看內(nèi)部，通常會發(fā)現(xiàn)負(fù)極上有大量固體鋰的堆積，這會導(dǎo)致性能下降。
有鑒于此，清華大學(xué)的研究人員研究出了一種天然SEI的替代品，它可以有效地減輕電池系統(tǒng)中的副反應(yīng)。答案就是ASEI（人工固體電解質(zhì)界面）。ASEI糾正了一些困擾鋰金屬陽極的問題，使其更安全、更可靠、甚至更強大，可以更安心地用于電動汽車和其他類似應(yīng)用。
最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《能源材料與設(shè)備》（Energy Materials and Devices）上。
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研究人員說，“電池技術(shù)已經(jīng)徹底改變了我們的生活方式，與每個人的生活密切相關(guān)。為了實現(xiàn)真正的無碳經(jīng)濟，需要性能更好的電池來取代目前的鋰離子電池。而鋰金屬電池（LMBs）就是這樣的候選者。”
為了改進鋰金屬陽極，研究人員發(fā)現(xiàn)有必要讓鋰離子均勻分布，這有助于減少電池負(fù)電荷區(qū)域的沉積。這將減少枝晶的形成，從而防止過早衰減和短路。
此外，創(chuàng)造一種更容易讓鋰離子擴散的方法，同時減少電極和電解質(zhì)界面之間的反應(yīng)，這有助于在電池循環(huán)過程中保持結(jié)構(gòu)的物理和化學(xué)完整性。研究人員指出，最具潛力的策略是聚合物ASEI層和無機-有機雜化ASEI層。
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他們解釋稱，聚合物層的設(shè)計具有充分的可調(diào)整性，其強度和彈性易于調(diào)節(jié)。聚合物層也具有與電解質(zhì)相似的官能團，這使得它們非常相容。這種兼容性是天然SEI缺乏的主要性能之一。無機-有機雜化層則在減少層厚和顯著改善層內(nèi)組件分布方面表現(xiàn)最好，從而提高了電池的整體性能。
研究人員任務(wù)，ASEI層的未來是光明的，但需要一些改進。他們主要希望看到ASEI層在金屬表面的附著力得到改善，這將進一步提高電池的功能和壽命。
另外需要注意的是結(jié)構(gòu)和層內(nèi)化學(xué)的穩(wěn)定性，以及最小化層的厚度以提高金屬電極的能量密度。他們說，一旦這些問題得到解決，改進鋰金屬電池的道路就會鋪平。
