美國科學家用液態晶體當電池電解質 可讓電池更安全、更持久
時間:2020-11-28 16:24來源:蓋世汽車 作者:余秋云
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（圖片來源：phys.org）
在鋰離子電池充放電過程中，枝晶是一種具有破壞性的副產品。此類微小的沉淀物會在電池的陽極和陰極之間產生，隨著時間的推移而不斷堆積，最終縮短電池的壽命，更可怕的是，可能會導致電池起火。因此，為了尋求更安全、更持久的電池，尤其是用于電動汽車、卡車和飛機的電池，研究人員一直在探索抑制枝晶形成的方法。
據外媒報道，美國卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）的研究人員發現，電池中可以使用液態晶體作為電解質，并采用鋰金屬陽極，從而抑制枝晶生長。液態晶體是一種新型材料，具有與傳統液體和固態不同的特性，而能夠抑制枝晶是因為液態晶體的分子傾向于排列得十分有序。
該研究團隊還提出選擇液態晶體作為電池電解質的各種設計標準，而此類電解質能夠讓鋰金屬電池運轉良好。
該研究的首席作者Zeeshan Ahmad表示：“提升電池的能量密度對于實現交通運輸的大規模電氣化至關重要，雖然鋰金屬陽極是一種很有發展前途的方法，可以提高電池的能量密度，但是枝晶的形成又導致鋰金屬陽極受到安全性和循環壽命不足的困擾。”
此次發現基于該研究團隊之前的研究，此前他們曾利用固態電解質抑制枝晶生長。不過，雖然固態電解質在抑制枝晶生長方面表現很好，但其具有較慢的鋰離子電導率，并不能輕易地集成到目前的鋰離子電池中。另一方面，液態電解質雖然電導率較快，卻不能很好地抑制枝晶。
而液態晶體材料卻介于固態電解質和液態電解質之間，因為他們的排列具有某種定向順序，不過不是像固態電解質的位置順序。此外，液態靜態材料很容易就可集成到目前的鋰離子電池中，而且更安全，還自帶抑制枝晶的特點。
不過，液態晶體還有一個缺點，即穩定性不如目前的液態電解質。研究人員的下一步是進一步測試該款液態晶體材料，使其能夠滿足未來電池的所有設計標準。
(責任編輯：子蕊)
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