新固态锂金属电池3分钟充满电或改变电动汽车行业格局

美国哈佛大学科学家研发出一种新型电动汽车固态锂金属电池，预计3分钟内充满电，可持续使用20年。相关论文发表在近期的《自然》杂志上。

目前，创业公司Adden Energy已经宣布获得哈佛大学技术开发办公室授予的独家技术许可，以推动这项技术的商业化。它的目标是将电池缩小到手掌大小的“软袋电池”，其组件封装在铝涂层薄膜中。

这种电池使用纯金属形式的锂，而不是目前市场上电动汽车电池使用的锂离子。同时，“固态”是指在锂离子电池中使用固体电极和固体电解质，而不是液体或聚合物凝胶电解质。

在实验室中，该团队的电池原型已经实现了最快3分钟的充电速度，在其生命周期中可以循环超过10000次。研究人员表示，目前，即使是同类产品中最好的电池也只有2000-3000次充电循环，这项技术可能会“改变游戏规则”。

这款新型电池新颖复杂的设计灵感来自英国经典三明治。与传统锂离子电池相比，锂金属电池在相同体积下储存的能量要多得多，但充电时间却比传统锂离子电池少得多。但它们很容易形成“树突”——一种微小、坚硬的树状结构。树突会在电池中生长，其针状突起称为树突。这些结构像根一样生长到电解液中，并刺穿分隔阳极和阴极的屏障，这可能导致电池着火。

三明治状多层结构可以防止树枝状结构的形成。如果你把电池想象成一个三明治，首先是一层面包，然后是生菜(石墨涂层)，然后是一层西红柿(第一电解质)和培根(第二电解质)，最后是另一层西红柿和最后一片面包(阴极)。在这个设计中，树突在莴苣和番茄中生长，但在培根中停止。“培根”屏障阻止枝晶穿过使电池短路，从而防止失效。

此外，电池是自修复的，这意味着它的化学成分允许它回填树枝状晶体产生的空穴。

这家初创公司表示，清洁能源存储技术的快速发展对应对气候变化至关重要。据估计，仅全球汽车电气化就能减少全球16%的温室气体排放，这种“新型电池模式”被视为实现这一目标的关键。