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　　在一篇新的《自然-能源》論文中，工程師們報告了在實現快速充電--快至一小時--的鋰金屬電池方面的進展。這種快速充電要歸功于鋰金屬晶體，這種晶體可以在一個令人驚訝的表面上快速而均勻地播種和生長。訣竅是使用一種鋰一般不 "喜歡 "的晶體生長表面。從這些種子晶體中生長出密集的均勻金屬鋰層。電池研究人員對均勻的金屬鋰層非常感興趣，因為它們缺乏被稱為樹枝狀物的降低電池性能的尖峰。電池陽極中這些樹枝狀物的形成是快速充電的超能量密度鋰金屬電池的一個長期障礙。由加州大學圣地亞哥分校工程師領導的這種新方法使鋰金屬電池在大約一小時內完成充電，這一速度與當今的鋰離子電池相比具有競爭力。加州大學圣地亞哥分校的工程師與加州大學歐文分校的成像研究人員合作，在《自然-能源》雜志上于2023年2月9日發(fā)表了這項旨在開發(fā)快速充電的鋰金屬電池的進展。

　　為了生長鋰金屬晶體，研究人員用氟化鋰(LiF)和鐵(Fe)組成的疏鋰納米復合材料表面取代了鋰金屬電池負極(陽極)上無處不在的銅表面。使用這種疏水性表面進行鋰沉積，形成了鋰晶體種子，并從這些種子中生長出密集的鋰層--即使在高充電率下。結果是可以快速充電的長循環(huán)壽命的鋰金屬電池。

　　"新的發(fā)現就是這種特殊的納米復合表面。"加州大學圣地亞哥分校納米工程教授劉平如是說，他是這篇新論文的資深作者。"我們挑戰(zhàn)了需要什么樣的表面來生長鋰晶體的傳統(tǒng)觀念。普遍的看法是，鋰在它喜歡的表面，即親鋰的表面上生長得更好。在這項工作中，我們表明這并不總是真的。我們使用的基質并不喜歡鋰。然而，它提供了豐富的成核點和快速的表面鋰運動。這兩個因素導致了這些美麗晶體的生長。這是一個科學解決技術問題的好例子。"

　　由加州大學圣地亞哥分校納米工程師領導的新進展可以消除阻礙能量密集型鋰金屬電池在電動汽車(EVs)和便攜式電子產品等應用中廣泛使用的一個重要障礙。雖然鋰金屬電池因其高充電密度而在電動汽車和便攜式電子產品中具有巨大的潛力，但今天的鋰金屬電池必須以極慢的速度充電，以保持電池的性能和避免安全問題。慢速充電是必要的，以盡量減少破壞電池性能的鋰枝晶的形成，因為鋰離子與電子結合，在電池的陽極側形成鋰晶體。鋰晶體在電池充電時積聚，而鋰晶體在電池放電時溶解。

　　在這張SEM圖像中，大而均勻的金屬鋰晶體在一個表面上生長，這令人驚訝，因為它并不 "喜歡 "鋰。加州大學圣地亞哥分校的電池研究人員發(fā)現，金屬鋰晶體可以被啟動(成核)，并快速而均勻地生長為密集的金屬鋰層，而這些金屬鋰層缺乏性能退化的枝晶。在2023年2月9日發(fā)表的《自然-能源》論文中，加州大學圣地亞哥分校的電池研究人員表明，這種鋰晶體種子的意外形成導致即使在高充電率下也能形成致密的鋰層，從而形成長周期壽命的鋰金屬電池，也可以快速充電。這一發(fā)現克服了可充電鋰金屬電池的一個普遍現象，即高速充電總是導致多孔的鋰和短周期壽命。通過用這種由氟化鋰和鐵制成的疏水性表面取代鋰金屬電池負極(陽極)上無處不在的銅表面，研究人員為創(chuàng)造更可靠、更安全、更高性能的鋰金屬電池開辟了一條新途徑。

　　以上就是加州大學圣地亞哥分校對鋰電池技術做出突破的相關內容。如果您對美國留學感興趣，歡迎您在線咨詢托普仕留學老師，托普仕留學專注美國前30高校申請，助力國內學子順利獲得美國藤校入讀資格。