电化学|储能技术新思路：电化学脉冲解决了下一代金属锂电池的弱点锂电池

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开发下一代储能技术有两个有很前途的途径，涉及使用高密度锂金属和固体而非液体的电解质。一项新的研究将电池研究的这些分支结合在了一起，取得了令人兴奋的新突破。近日，美国科学家已经展示了如何在电化学脉冲的帮助下，解决与这些架构相关的稳定性问题，为每次充电运行时间更长的电动汽车和智能手机铺平道路。
该研究领域的一部分侧重于阳极，它充当设备的两个电极之一，有助于促进锂离子通过液体电解质的传输。今天的阳极是由石墨和铜的混合物制成，但纯锂金属是一种诱人的替代品，因为它在固体材料中提供最高的能量密度。然而，迄今为止，将锂金属集成到电池中已被证明是困难的，因为科学家们遇到了各种安全问题，而这些问题很快就导致了他们的失败。
有一种观点认为，使用固体电解质代替液体电解质会让电池更适合与锂金属一起使用。这种材料的交叉点是橡树岭国家实验室（ORNL）科学家新工作的重点，他们相信他们已经想出了一种方法，以一种稳定且持久的方式将它们连接在一起，不会影响性能。
在固态电池中将材料融合在一起通常是一项棘手的任务，因为持续的充放电循环会导致接头不稳定，并导致空洞的形成，这就是所谓的接触阻抗。施压是解决这个问题的一种方法，但这是一种在电池运行时需要定期使用的技术，也可能导致电池短路。
上图：科学家们发现了一种新的方法来改善固态电池关键层之间的接触。
ORNL 的科学家们发现，当锂金属阳极与固体电解质结合时，他们可以通过施加短的高压电化学脉冲来消除这些空隙。这些脉冲看到围绕空隙的电流，导致它们消散，从而在材料界面处产生更广泛的接触。
由于这对电池没有有害影响，而且脉冲技术可以使电池恢复到接近原始容量，科学家们设想，有一天这项技术会提供一种可行的方式，在运行期间管理固态锂金属电池。他们说，这种系统可以在更小的封装中提供今天解决方案的两倍能量密度，这将意味着电动汽车每次充电可以行驶更远的距离，或者一次运行几天的智能手机。
该项目的联合负责人伊利亚斯·贝尔哈鲁亚克（Ilias Belharouak）说：“这种方法将实现全固态架构，而不会施加可能损坏电池的外力，在电池使用期间部署是不切实际。在我们开发的过程中，电池可以正常制造，如果电池疲劳了，就可以施加脉冲来恢复活力和刷新界面。 ”
科学家们现在正在继续开发这项技术，通过试验更先进的电解质材料，并研究如何将其扩大到工作规模的固态电池系统中。
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