题图为方程程博士等加州大学圣地亚哥分校的研究人员发明了非活性锂测量定量技术。（摄影大卫·拜洛/UC圣地亚哥雅各布斯工程学院）

一个由华裔科学家为主组成的加大圣地亚哥分校（UCSD）的研究小组发现了锂金属电池失效的根本原因 – 锂金属沉积物在放电过程中从阳极表面脱落，并被困为“死的”或不活动的锂，电池不能长时间工作。

这一发现已于近日在《自然》杂志上发表，它挑战了传统的观点，即锂金属电池由于锂阳极和电解质之间一层叫做固体电解质界面（SEI）层的增长而失效。研究人员通过开发一种技术来测量阳极上的非活性锂元素的数量，这是电池研究领域的第一项技术，并研究其微观和纳米结构。

这一发现可能为将可充电锂金属电池从实验室推向市场铺平道路。

第一作者、加州大学圣地亚哥分校材料科学与工程学博士方程程说：“通过找出锂金属电池失效的主要潜在原因，我们可以合理地提出解决问题的新策略。”“我们的最终目标是实现商业上可行的锂金属电池。”

锂金属电池具有由锂金属制成的阳极，是下一代电池技术的重要组成部分。他们承诺，锂离子电池的能量密度将是现在锂离子电池的两倍（通常由石墨制成的阳极），因此它们的寿命更长，重量也更小。这可能使电动汽车的行驶里程增加一倍。

但是锂金属电池的一个主要问题是库仑效率低，这意味着它们在停止工作之前经历了有限的周期。这是因为随着电池的循环，其活性锂和电解质的储存会耗尽。

电池研究人员长期以来一直怀疑这是由于阳极和电解液之间的固体电解质界面（SEI）层的增长造成的。但加州大学圣地亚哥分校纳米工程系教授 Y.Shirley 孟解释说，尽管研究人员已经开发出各种方法来控制和稳定SEI层，但他们仍然没有完全解决锂金属电池的问题。

 

图为方程程在处理一个表面带有非活性锂的循环半电池。

“电池仍然会失效，因为这些电池中形成了大量的非活性锂。所以还有一个重要的方面被忽视了。” 孟说。

孟、方和他们的同事发现，罪魁祸首是锂金属沉积物，当电池放电时，锂金属沉积物从阳极上脱落，然后被困在SEI层中。在那里，它们失去了与阳极的电气连接，变成了不活动的锂离子，不能再通过电池循环。这种情况的锂在很大程度上是降低电池库仑效率的原因。

（美国华文网 圣地牙哥华文网编发 USChinesePress.com SanDiegoChinesePress.com）