一組哈佛研究人員上周宣布，他們設計了一種穩定的鋰金屬固態電池，可以“在高電流密度下”充放電至少 10,000 次。

鋰金屬固態電池被廣泛視為未來十年電動汽車未來的重要組成部分——不僅因為它們可以將更多的能量裝入更小的空間、更輕的重量，還因為它們消除了大部分爆炸或火災的危險。

哈佛鋰金屬電池——可控樹突

盡管有這些優勢，但可能更短的使用壽命和性能會隨著時間的推移而降低，這些都是阻礙該技術在當今電動汽車中廣泛使用的原因之一。

這些早期故障問題主要與充電期間從陰極表面生長的枝晶、推入電解質中并導致電池短路有關。據報道，QuantumScape 是最早可能在 20 世紀中期用于電動汽車的固態技術領域的領先公司之一，據報道，該公司花了 10 年時間和超過 3 億美元來尋找合適的固體分離器，以防止鋰枝晶從挺過去。

但材料科學研究人員聲稱已經找到了解決該問題的方法，該解決方案允許以受控方式出現枝晶。這種新方法有效地在正極和負極之間“夾住”了不同材料，每種材料都具有不同的穩定性，從而防止鋰枝晶滲透，“不是通過完全阻止它們，而是通過控制和遏制它們”。

哈佛鋰金屬電池 - BLT 方法

研究人員將鋰金屬電池比作 BLT 三明治，其中鋰金屬陽極在外面，生菜（石墨涂層）就在里面。一層西紅柿——第一種電解質——在里面，培根在核心處作為第二種電解質。

“我們整合不穩定性以穩定電池的策略感覺違反直覺，但就像錨可以引導和控制螺釘進入墻壁一樣，我們的多層設計也可以引導和控制枝晶的生長，”Luhan Ye 說，a該方法論文的研究生和合著者，發表在《自然》雜志上。“不同之處在于，我們的錨點很快變得太緊，枝晶無法鉆透，因此枝晶生長停止。”

到目前為止，電池只是一個“概念驗證設計”——這意味著它遠非原型、生產方法、放大以及所有可能使理論上是個好主意的電池在實踐。但李欣教授指出，該設計的靈活性和多功能性“使其有可能與電池行業的大規模生產程序兼容。”

通用汽車原型鋰金屬電池

任何用于電動汽車的固態技術都需要幾年才能擴大規模。梅賽德斯-奔馳已經在其部分電動公交車中提供了來自法國 Bolloré Group 的固態電池，盡管這些是具有不同尋常運行參數的利基產品。許多汽車制造商，包括寶馬和本田，預計固態電池將在 10 年晚些時候問世。豐田雖然對電動汽車計劃持謹慎態度，但據報道很快就會在電動汽車中測試固態電池。

有了 BLT 的想法，無論誰將設計商業化或注冊商標，都已經有了一些聰明的品牌起點。