科技日報記者 劉霞
韓國科學家開發出一種新型無陽極鋰金屬電池，其體積能量密度高達1270瓦時/升，約為當前電動汽車主流鋰離子電池的兩倍。這項成果有望使電動汽車續航里程翻倍，相關論文發表于新一期《先進材料》雜志。
傳統鋰離子電池含有陽極材料，而無陽極電池則徹底取消了這一結構。充電時，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能，好比在同一容量的油箱中裝入更多燃料。
然而，無陽極設計也面臨挑戰：若鋰離子沉積不均勻，易形成枝晶，可能刺穿隔膜導致短路，甚至引發安全事故。此外，反復充放電容易損傷鋰金屬表面，導致電池壽命急劇下降。
為破解這些難題，韓國科學技術院、浦項大學及慶尚大學科學家結合可逆宿主結構與定制電解液，提出了一種“雙重保險策略”。可逆宿主由嵌有均勻銀納米顆粒的聚合物骨架構成，能引導鋰離子有序沉積，仿佛為鋰離子規劃了專屬“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固的保護膜，有效抑制枝晶生長，同時保持離子通道暢通，如同一層智能“創可貼”，既保護界面又不阻礙離子傳輸。
測試結果顯示，兩者協同作用，顯著提升了電池性能。在4.6毫安時/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100次后仍能保持81.9%的初始容量，平均庫侖效率高達99.6%。這些指標支撐其實現了1270瓦時/升的超高體積能量密度。
值得關注的是，該性能不僅在小規格實驗室電池中得到驗證，也在更貼近實際應用的軟包電池中表現穩定。即使在低電解液用量和低壓條件下，電池依然可靠運行，顯示出減輕重量、縮小體積并降低制造成本的潛力，為商業化應用鋪平了道路。
這項工作同步解決了無陽極鋰金屬電池在效率與壽命方面的關鍵難題。
