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耶拿大學(xué)、波士頓和底特律的研究小組成功地防止了鋰金屬電池中樹突的形成，從而使其使用壽命增加了至少一倍。
與鋰離子電池相比，鋰金屬電池每單位重量可容納兩倍的能量。然而，鋰枝晶（小的針狀結(jié)構(gòu)）阻礙了研究的進(jìn)展，研究人員將其比作滴水石洞中的石筍，形成于鋰金屬陽極上。
因此，耶拿弗里德里希－席勒大學(xué)、波士頓大學(xué)和韋恩州立大學(xué)的團(tuán)隊(duì)研究了一種方法來防止在電荷轉(zhuǎn)移過程中沉積的原子形成上述結(jié)構(gòu)。這個(gè)過程被稱為枝晶成核，該團(tuán)隊(duì)通過應(yīng)用一層薄薄的保護(hù)膜成功地避免了這個(gè)過程。分離膜的孔隙影響樹枝狀物的成核，使離子傳輸更加均勻。
美國韋恩州立大學(xué)的副教授Leela Mohana Reddy Arava表示：“關(guān)鍵的創(chuàng)新是用一種不會(huì)改變當(dāng)前電池制造工藝的超薄膜來穩(wěn)定電極或電解質(zhì)界面。”
耶拿大學(xué)的Andrey Turchanin教授補(bǔ)充道：“覆蓋分離器上的膜具有直徑小于一納米的孔隙。這些微小的開口小于臨界核的尺寸，從而阻止了枝晶成核。相反，鋰是以光滑的薄膜形式沉積在陽極上。”
該團(tuán)隊(duì)表示，他們已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)百次充放電循環(huán)，沒有檢測(cè)到任何樹枝狀的生長(zhǎng)。
他們?yōu)樵摲椒ㄉ暾?qǐng)了專利。下一步是看如何將二維膜的應(yīng)用整合到制造過程中。研究人員說，他們還打算把這個(gè)想法應(yīng)用于其他電池類型。