传统锂离子电池的能量密度接近饱和点，该饱和点不能满足未来的需求 - 例如在电动车辆中。与锂离子电池相比，锂金属电池可提供每单位重量的双重能量。妨碍其应用的最大挑战是形成锂枝晶，小，针状结构，类似于锂金属阳极在滴岩洞中的石笋。这些树突通常继续生长，直到它们刺穿分离器膜，使电池短路并最终破坏它。
多年来，世界各地的专家一直在寻找解决这个问题的办法。耶拿弗里德里希·席勒大学的科学家们，以及波士顿大学和韦恩州立大学的同事们，现在已经成功地阻止了树突的形成，从而使锂金属电池的寿命至少延长了一倍。研究人员将他们的研究方法发表在著名的《科学》杂志上。先进能源材料欧洲杯足球竞彩“。
二维膜可防止树突成核
在电荷转移过程中，锂离子在正极和负极之间来回移动。每当它们获得一个电子，它们就沉积一个锂原子，这些原子就聚集在阳极上。一个晶体表面形成了，它在原子聚集的地方以三维的方式生长，形成了树突。分离膜的孔隙影响枝晶的成核。如果离子输运更均匀，则可以避免枝晶形核。
“这就是为什么我们将由碳的极薄二维膜应用于分离器，孔的直径小于一个纳米耶拿大学的安德烈·图尔恰宁教授解释说。这些微小的开口小于临界核尺寸，因此防止核切割导致树枝状曲线的形成。锂沉积在阳极上，而不是形成树突结构，作为光滑的膜他说:“这样不会有隔膜被损坏的风险，电池的功能也不会受到影响。
“为了测试我们的方法，我们一遍又一遍地给装有混合隔膜的测试电池充电，“来自耶拿大学的Antony George博士说。”即使经过数百次充放电循环，我们也无法检测到任何树枝状生长．"
“这里的关键创新是稳定电极/电解质界面的超薄膜，不改变电流的电池制造过程，“来自WSU的Leela Mohana Reddy Arava副教授副教授称。”接口稳定性可容纳提高电化学系统的性能和安全性的关键．"
申请专利
高能量密度电池与现代电动汽车的电池重量/体积相同，从而延长了电动汽车的行驶里程，并使便携式电子设备在一次充电中使用时间更长。”与电池的其他组件相比，分离器得到的关注最少“WSU的研究生Sathish Rajendran说。”纳米厚的二维膜对分离器上的程度可以在电池的寿命中产生速度令人着迷的差异．"
因此，研究团队有信心他们的发现有可能带来新一代锂电池。因此，它们适用于其方法的专利。下一步是了解二维膜的应用如何集成到制造过程中。研究人员还希望将这个想法应用于其他类型的电池。
