谁说锂金属电池不能充电？科学家们不高兴了！

材料牛注：据悉，科奈尔的科学家们找到在常温条件下抑制锂金属电池树突增殖的方法，这意味着在不远的将来，谁都无法阻挡充电锂金属电池的脚步！像这样的小电池也能充电，将会怎样影响我们的生活呢？

可充电锂金属电池的蓄电能力远远超过我们笔记本电脑和智能手机的锂离子电池，但是问世40多年来，这种电池一直未被重用，原因是反复充电时，锂金属电池负极的表面会自发地生成树状突。充电数小时之内这些树状突即可充满正负极之间的空隙，从而引发短路，造成安全隐患。

怎样克服这种问题呢？目前主要通过在正负极之间放置性能稳定的障碍物来控制树突生长。个中原理很简单：如果障碍物比穿过它的金属性能稳定，障碍物就会起作用。但正是因为这种绝缘且易碎的障碍物，使得电池仅能在高温条件下使用，并且容易损坏。这样的电池，怎么能给我们心爱的iphone使用呢？

这时科学家们站出来说话了：来自科奈尔的科研团队（由化学和生物分子工程教授Lynden Archer和研究生Snehashis Choudhury带头）在其最近的研究中称，使用临界值之下的孔尺寸纳米结构薄膜，可在室温下阻止锂金属电池树突的生长。不久的将来，手机及其他设备的锂金属电池或可问世。

思路是这样的：将聚氧化乙烯嫁接至硅石制造出毛状纳米颗粒，然后形成纳米有机杂化材料(NOHMs，这种材料Archer和他的同事们已经研究了数年)，最后生成纳米孔薄膜。

纳米低位PEO与另外一种聚合物——聚环氧丙烷交叉相连生成性能良好、易为电解质浸润的薄膜。这种结构室温下导电性能优良，且抑制树突生长。

“与使用障碍物限制树突增殖不同，这种薄膜包含一种能让离子通过的多孔介质，但是孔隙尺寸够小，足以限制树突增殖，” Choudhury表示，“借助这种纳米结构电解液，我们发明了机械强度优良的材料，即使是在在室温下，它的离子导电率也很高。”

Archer的科研团队把交叉相连的纳米颗粒同其他的材料做了对比，并发现“这样的薄膜比该领域任何一种材料限制树突的效率都高，这是一项了不起的成就，但是电池技术不必完全使用这种发明” Archer表示。“我们的薄膜可适用于多种形式的电池，因为它就像绘画一样，我们可以在任何形状的电极表面画画，” Choudhury补充说。

这一发明还向其他应用敞开了大门，Archer表示，“Snehashis研发的结构对其他金属电池也有效，如钠、铝，这些金属都比锂储量高，也更便宜，并同样受到树突的限制。”

这个科研团队的研究成果发表在12月4日的Nature Communications杂志上，团队共有4人，另外两名成员是博士研究生Rahul Mangal和Akanksha Agrawal。

原文参考链接：

Team devises new way for stabilizing battery recharge

文献链接：

Room-temperature lithium metal battery closer to reality

本文由编辑部杨志涛提供素材，王八嫉妒月亮编译，点我加入编辑部