5月13日2021年
快速充电和持久的电池对于扩展电动车辆行业至关重要，但尽管事实上，目前的锂离子电池不符合此要求，因为它们非常昂贵，非常庞大，并采取相当大的时间充电。
第一电解质（绿色）与锂更稳定，但容易发生枝晶渗透。第二电解质（棕色）对锂稳定性较低，但出现对树枝状体的免疫。在这种设计中，允许树枝状物通过石墨和第一电解质生长，但是当它们到达第二时停止。图片信用：第二个湾工作室/哈佛海。
多年来，科学家们试图利用固态，锂金属电池的能力在与常规锂离子电池相比的一小部分中相同的电荷和体积中保持更高的能量。
由于其高容量和能量密度，锂金属电池被认为是电池化学的圣杯。但这些电池的稳定性一直很差。
新李，材料科学副教授，哈佛约翰A.保尔森工程学院和应用科学学院欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
李和他的研究团队现在已经开发出稳定的锂金属固态电池，可以收取和放电至少10,000次循环，其基本上大于在高电流密度之前已经证明。该团队将新颖设计与市售的高能密度阴极材料相结合。
新的电池技术可以提高电动汽车的寿命，相当于汽油车的寿命，即10至15年，而无需替代电池。具有高电流密度的电池可能导致电动车辆在不到10到20分钟内完全充电。
该研究已发表于此自然杂志。
我们的研究表明，固态电池可以与商业液体电解质锂离子电池根本不同。通过研究他们的基本热力学，我们可以解锁卓越的性能，并利用他们丰富的机会。
新李，材料科学副教授，哈佛约翰A.保尔森工程学院和应用科学学院欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
在锂金属电池方面，化学一直在构成重大挑战。在充电时，锂电池倾向于将锂离子从阴极移入阳极。当阳极由锂金属组成时，称为树枝状物的针状结构倾向于在表面上发育。这种结构使得像根部一样进入电解质并穿透分离阴极和阳极的屏障，在电池中引起短缺或甚至允许其着火。
为了解决这个问题，李和他的研究团队制造了一种多层电池，密集阴极和阳极之间的不同稳定性的不同材料。欧洲杯足球竞彩通过这种多层电池，通过调节并含有它们而不是完全停止它们来防止锂枝晶的穿透。
想象一个类似BLT三明治的电池。首先是一块面包——锂金属阳极，然后是生菜——一层石墨涂层。接着是一层西红柿——第一层电解质，然后是一层培根——第二层电解质。最后，再铺上一层西红柿和最后一片面包——阴极。
发现第一电解质（化学名称LPSCI或LI5.5PS4.5CL1.5）与锂更稳定，但易于枝晶的渗透。第二电解质（LGPS或LI10Ge1P2S12）与锂稳定，但似乎是抗枝晶的抵抗力。
在新设计中，允许树突通过第一电解质和石墨而生长，但在达到第二电解质时立即停止。为了简单来说，树枝状体通过番茄和生菜而生长，但停止培根。培根的屏障可以防止树突迫使通过并在电池中造成短缺。
我们将不稳定的策略稳定稳定电池令人违反直觉，而只是像锚可以引导并控制进入墙壁的螺钉，所以我们的多层设计指南也可以控制树突的生长。
卢邦叶，学习共同作者和研究生，哈佛约翰A.保尔森工程学院欧洲杯线上买球
李补充了，“不同之处在于，我们的锚迅速变得太紧，为树突钻孔，所以树突生长停止了。“
新电池也自己愈合。其化学使其能够将其回到树枝状生产的孔。
“这种概念证明设计表明，锂金属固态电池可能与商业锂离子电池具有竞争力。我们多层设计的灵活性和多功能性使其可能与电池行业的大规模生产程序兼容。将其扩展到商用电池并不容易，仍然存在一些实际挑战，但我们相信他们将被克服，“李得出结论。
该研究由院长竞争奖学金的竞争基金资助哈佛大学和哈佛数据科学倡议竞争力研究基金。欧洲杯线上买球该项目的其他开发将由哈佛物业科学和工程加速度奖和哈佛气候变化解决方案基金资助。欧洲杯线上买球
期刊参考：
YE，L＆Li，X（2021）锂金属固态电池的动态稳定性设计策略。自然。doi.org/10.1038/S41586-021-03486-3.。
来源：https://www.seas.harvard.edu/