锂电池的开发前台用于电动车辆，更多

美国能源部的一个科学家小组太平洋西北国家实验室创造了持续600个循环的锂金属电池，远远超过其他报告的结果。它可以在它模具前充满电并排放600次。

研究人员已经增加了一个有前途的电动车电池到记录水平的寿命，这是朝着未来电动车辆更轻，昂贵和持久的电池的目标的重要一步。这些电池被视为解决气候变化影响的解决方案的重要组成部分，科学家们正在探索令人耳目敬的选项。

一个即将出现的解决方案是用于电动汽车的锂金属电池。这种电池的能量几乎是广泛使用的锂离子电池的两倍，而且更轻。这种结合提供了一个诱人的前景，即电动汽车将更轻，一次充电走得更远。问题在于，实验室里的锂金属电池一直饱受过早死亡的困扰，而且寿命只有今天锂离子电池的一小部分。

这是一个有前途的技术向前迈出的一大步，但锂金属技术尚未准备好基金。虽然当今电动汽车中使用的锂离子电池持有较少的能量和最后至少1000个循环。由于它们与有效的锂金属电池，车辆将不会沿着一笔充电。

这项研究是通过DOE的完成电池500联盟创新中心，由PNNL领导的多机构努力开发较轻的电动车电池，比目前使用的电动车电池更浅，更能力和更便宜。PNNL领导联盟，负责将合作机构的最新进展整合到称为高能量袋细胞的装置中，并在现实条件下展示改进的性能。

锂金属：锂锂的细条转化为更长的寿命

PNNL团队通过采取令人惊讶的方法找到了一种提高电池寿命的方法。该团队代替使用更多锂电片的阳极，而是使用令人难以置信的锂锂，只有20微米宽，比人发的宽度更薄。

“许多人认为厚厚的锂会使电池能够更长的时间来循环，”刘刘刘军，电池500财团总监Jie Xiao说，是该论文的相应作者自然能源日报》。但这并不总是正确的。每个锂金属电池的厚度都根据电池的能量和设计进行了优化。”

由电池500团队创建的锂金属电池的能量密度为每公斤350瓦（WH / kg）。新发现的价值与电池的寿命有关。在600次循环之后，电池保留了其初始容量的76％。

就在四年前，一个实验性的锂金属电池可以循环50次。增长迅速;两年前，太平洋西北国家实验室的团队完成了200次循环，现在达到了600次。此外，PNNL电池是一种袋式电池，它比硬币电池更能反映真实世界的情况，硬币电池是一种在许多电池研究项目中使用的不太现实的设备。

金属锂:厚度为何重要

该团队的决定尝试较薄的锂条是基于其对阳极分子动态的详细了解。科学家们发现较厚的条带直接导致电池发生效果，这是由于阳极上的膜上的复杂反应，称为固体电解质差异，或SEI。SEI是锂与电解质之间的副反应的副产物。它充当一个重要的门守，允许某些分子从阳极从阳极到电解质并再次返回，同时保持在海湾处的其他分子。

这是一份重要的工作。SEI工作有效地允许某些锂离子通过但限制了降低电池性能并加速细胞衰竭的不需要的化学反应。研究人员的主要目标是减少电解质和锂金属之间的不需要的副反应 - 以促进抑制不需要的副作用的化学反应。

研究小组发现，较薄的锂带更善于创造人们可能称之为好的SEI，而较厚的锂带更有可能导致人们可能称之为有害的SEI。在他们的论文中，研究人员使用了“湿SEI”和“干SEI”的术语。湿版保持液体电解质和阳极之间的接触，使重要的电化学反应成为可能。

但在干式电池中，液态电解质并不能覆盖所有的锂。很简单，因为锂带更厚，电解液需要流到更深的锂口袋，这样做，它会让锂的其他部分干燥。这阻止了重要反应的发生，有效地抑制了必要的电化学反应，并直接导致电池的过早死亡。

这是一个重要的问题，特别是在现实电池比如袋式电池，它的电解液量比实验用的硬币电池少20到30倍。

试想一下，如果每次使用后都不彻底清洗，平底锅是如何逐渐积起一层油脂的。随着时间的推移，这一层会堆积起来，并起到屏障的作用，减少能量的流动，使表面的效率降低。同样，一个不需要的、干燥的SEI层阻止了电池内部所需能量的有效转移。

锂金属电池已经取得了长足的进展，其目标是增加长时间、安全、廉价电池的能量。每磅材料产生的能量越多，汽车就越轻，一次充电就能走得更远。今天的电动汽车电池在200-250 Wh/kg左右;Battery500的目标是500 Wh/kg的电池水平。

“电池500财团在增加能量密度和延长循环寿命方面取得了很大进展，”宾厄姆顿大学的杰出教授·斯坦利·哈特哈姆表示，2019年诺贝尔奖奖锦赛和本文的同志奖。“但需要做更多的事情。特别是，必须解决锂金属电池存在安全问题。这是电池500团队努力解决的事情。“

- 由Chris Vavra，Web Content Manager编辑，控制工程，CFE媒体和技术，cvavra@cfemedia.com.。