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韓國(guó)科學(xué)家開發(fā)出一種新型無(wú)陽(yáng)極鋰金屬電池，其體積能量密度高達(dá)1270瓦時(shí)/升，約為當(dāng)前電動(dòng)汽車主流鋰離子電池的兩倍。這項(xiàng)成果有望使電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程翻倍，相關(guān)論文發(fā)表于新一期《先進(jìn)材料》雜志。

傳統(tǒng)鋰離子電池含有陽(yáng)極材料，而無(wú)陽(yáng)極電池則徹底取消了這一結(jié)構(gòu)。充電時(shí)，鋰離子直接從陰極遷移并沉積在銅集流體表面，從而騰出更多空間用于儲(chǔ)能，好比在同一容量的油箱中裝入更多燃料。

然而，無(wú)陽(yáng)極設(shè)計(jì)也面臨挑戰(zhàn)：若鋰離子沉積不均勻，易形成枝晶，可能刺穿隔膜導(dǎo)致短路，甚至引發(fā)安全事故。此外，反復(fù)充放電容易損傷鋰金屬表面，導(dǎo)致電池壽命急劇下降。

為破解這些難題，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院、浦項(xiàng)大學(xué)及慶尚大學(xué)科學(xué)家結(jié)合可逆宿主結(jié)構(gòu)與定制電解液，提出了一種“雙重保險(xiǎn)策略”?？赡嫠拗饔汕队芯鶆蜚y納米顆粒的聚合物骨架構(gòu)成，能引導(dǎo)鋰離子有序沉積，仿佛為鋰離子規(guī)劃了專屬“停車位”，防止其雜亂堆積。定制電解液則可在鋰表面形成一層致密穩(wěn)固的保護(hù)膜，有效抑制枝晶生長(zhǎng)，同時(shí)保持離子通道暢通，如同一層智能“創(chuàng)可貼”，既保護(hù)界面又不阻礙離子傳輸。

測(cè)試結(jié)果顯示，兩者協(xié)同作用，顯著提升了電池性能。在4.6毫安時(shí)/平方厘米的高面積容量與2.3毫安/平方厘米的電流密度下，該電池循環(huán)100次后仍能保持81.9%的初始容量，平均庫(kù)侖效率高達(dá)99.6%。這些指標(biāo)支撐其實(shí)現(xiàn)了1270瓦時(shí)/升的超高體積能量密度。

值得關(guān)注的是，該性能不僅在小規(guī)格實(shí)驗(yàn)室電池中得到驗(yàn)證，也在更貼近實(shí)際應(yīng)用的軟包電池中表現(xiàn)穩(wěn)定。即使在低電解液用量和低壓條件下，電池依然可靠運(yùn)行，顯示出減輕重量、縮小體積并降低制造成本的潛力，為商業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。

這項(xiàng)工作同步解決了無(wú)陽(yáng)極鋰金屬電池在效率與壽命方面的關(guān)鍵難題。