近日，哈佛大学约翰・A・保尔森工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员取得重大突破，成功研发出一种新型锂金属固态电池。这款电池具有出色的性能，可以进行充放电循环至少6000次，远超过其他袋式电池。研究成果已在知名学术期刊《自然材料》上发布。
这种锂金属阳极电池一直被认为是电池领域的圣杯，因为其容量是商用石墨阳极的十倍，有望显著提高电动汽车的续航里程。然而，设计这种电池面临一个巨大的挑战，即阳极表面可能形成枝晶，导致电池短路和起火。
研究团队通过在阳极中使用微米级硅颗粒的创新设计，成功限制了锂枝晶的形成。这些硅颗粒约束了锂化反应，促进了锂金属的均匀电镀形成厚层。在充电过程中，锂离子被限制在浅层表面，附着在硅颗粒表面，而不会穿透进一步渗透。这与传统锂离子电池的深度锂化反应完全不同，后者可能导致硅颗粒破坏。
这种固态电池中，硅颗粒表面的锂离子经历动态的锂化过程，形成锂金属电镀层，防止了枝晶的生长。研究团队表示，由于电镀和剥离过程可以在平坦表面上快速进行，这种电池可以在约10分钟内完成充电。
研究人员构建了一个邮票大小的袋式电池，在经过6000次循环后，仍能保持80%的容量。该技术已被授权给Adden Energy公司，该公司计划扩大该技术规模，开发智能手机大小的袋式电池。这一突破为未来电池技术的发展提供了重要的推动力。
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