宾夕法尼亚州立大学的一份报告称，研究人员已经开发出一种新的锂离子电池构造方法，可能为更高的能量密度，性能和电池安全性铺平道路。
固体电解质界面
在电池的锂金属和电解质之间的是固体电解质界面（SEI），多年来它一直是开发性能更好的电池的障碍。
可再充电锂离子电池的能量密度越来越高，因为它们的使用范围扩展到各种电子设备，从手机到电动汽车，因此SEI自然是研究人员试图寻求尝试的地方之一。
“这一层非常重要，并且通过电池中锂和电解质之间的反应自然形成，”宾夕法尼亚州机械和化学工程教授王东海说。“但它表现不佳，导致很多问题。”
创造更好的固体电解质界面
当SEI开始降级时，问题就开始了。随着时间的推移，这导致在电池的锂电极上形成枝晶，针状生长，这逐渐抑制了它们的性能和安全性。
“这就是为什么锂金属电池不会持续更长时间 - 相间增长而且不稳定的原因，”王说。“在这个项目中，我们使用聚合物复合材料来创造更好的SEI。”
在宾夕法尼亚州立大学化学博士生岳高的带领下，工程师们制作了一种新型SEI，是一种由聚合锂盐，氟化锂纳米粒子和氧化石墨烯片组成的活性聚合物复合材料。
Evan Pugh大学化学教授Thomas E. Mallouk为该项目提供了帮助，帮助创建薄层材料。
“实现稳定的锂界面需要大量的分子水平控制，”Mallouk说。“悦和东海设计的聚合物能够与锂金属表面形成爪状键合。它以无源方式为锂表面提供所需的能量，使其不会与电解质中的分子发生反应。纳米片在复合材料中起到机械屏障的作用，防止树枝状晶体从锂金属中形成。“
这是通过控制锂的表面在单个原子和分子的水平上实现的，这使得项目成功。
“当我们设计电池时，我们不一定像化学家一样思考，一直到分子水平，但这就是我们在这里需要做的事情，”Mallouk说。
“通过更稳定的SEI，可以将现有电池的能量密度提高一倍，同时使其寿命更长，更安全。”王说。
该研究发表在今天的“ 自然材料 ”杂志上。
