据外媒报道，锂金属电池是当今普遍使用的锂离子架构的更有前途的替代品之一，它有可能容纳许多倍的能量。材料科学家已经向这个未来迈出了一步，他们证明了在循环过程中对锂金属电池施加非常具体的压力可以防止形成触角状的生长，不然就会使它们解体。


锂-金属电池之所以有如此大的发展前景是因为其试图利用纯锂金属作为阳极材料，这使得它的能量是目前使用的石墨的10倍之多。然而阻碍该技术发展的问题是，随着电池的循环和锂离子与阳极的相互作用，它们在表面形成称为树枝状的生长。这些突起会导致电短路和火灾并迅速导致电池失效。


因此，该领域的许多研究集中在防止树枝状晶体的生长。一些有前景的进展包括保护阳极的自形成层、建立具有更平滑表面的超薄锂金属阳极或引入更稳定的固体电解质而非液体电解质等等。


以往的研究还表明，在循环过程中对锂-金属电池施加压力会阻碍枝晶的生长、使锂颗粒的沉积更加整齐并改善设备的稳定性和寿命。加州大学圣地亚哥分校的科学家们开始探索这一现象并试图确定何种程度的压力能够带来最佳结果。


他们的研究涉及观察锂金属电池的形态，因为它们在运行过程中会受到不同压力的影响。在较低的压力下，沉积的锂呈现出多孔和无序的性质，这为树枝状物的生长留下了足够的空间。然而在350千帕斯卡（约3.5个大气压）的较高压力下，锂被沉积成整齐的柱子，它们中间没有任何孔隙，这为树枝状晶体的形成留下了极少的生长空间。



加州大学圣地亚哥分校纳米工程系教授、该研究的论文资深作者Shirley Meng表示：“我们不仅回答了这个科学问题，而且还确定了所需的最佳压力，另外我们还提出了新的测试方案以获得最大的LMB（锂金属电池）性能。”


这种对锂沉积物的操纵和对树枝状物的预防将是努力使锂金属电池投入使用的关键，但通过这种高压方法这样做将需要重新思考如何将它们组装起来。科学家们指出，生产设施将需要重新调整以生产这样的电池，但有了这些有希望的结果，他们现在可以开始探索各种可能性。