无阳极固态电池的能量容量是传统电池的两倍_David

由于使用固态电解质的优势，固态电池有望将锂离子电池提升到新的高度。德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家发现，摆脱阳极可以带来重要的好处，例如更高的能量容量和安全性。

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照片：YIXIAN WANG/德克萨斯大学奥斯汀分校

传统上，锂离子电池由两个电极（阳极和阴极）组成，这两个电极通过电解质相互作用来储存和释放电能。电池的阳极通常由石墨组成，而阴极由金属氧化物制成。它们被涂在收集产生的电流的金属箔上，通常是铜作为阳极，铝作为阴极。锂离子电池中的电极通过液体或凝胶电解质相互作用，但固体电解质是一种很有前途的替代品。

由于陶瓷电解质比液体或凝胶更致密，因此固态电池可以在相同的重量或空间内储存更多的能量。它们也更安全，因为由陶瓷材料制成的固体电解质不易燃。不幸的是，它们的生命周期非常短，因为电池会形成树突，即在电极之间扩散的树枝状结构。它们会穿透固体电解质中的裂缝，并可能导致短路。如今，许多固态电池的开发都是为了解决这个问题。

其他研究集中于改善固体电解质。例如，基于硫化物的电解质被认为是这项工作的最佳选择，因为它们可以实现更大的能量密度。不幸的是，硫化物电解质会与电极发生反应，生成阻碍电子在电池内流动的化合物。德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员试图通过从等式中删除一个电极来缓解这种情况。

他们仅用铜箔收集器取代了石墨基阳极，从而提高了能量密度。通过减少一半的电池材料，您还可以降低成本。不过，需要注意的是，无阳极固态电池在反复充电和放电时仍然存在与枝晶形成相同的问题。科学家们发现一种新的涂层可能会解决这个问题。

通过在铜集电器上覆盖一层超薄的锂激活碲，他们发现锂金属会以薄而均匀的层从铜集电器中沉积和溶解。这基本上解决了枝晶问题，也提高了电池性能。新电池与商用锂离子电池相比，按重量计算可容纳多 72% 的能量，按体积计算可多容纳 95% 的能量。

最好的是，可以使用标准制造技术来应用碲涂层。这使其适合大规模生产新电池。研究人员认为，这可能是无阳极和全固态电池大规模商业化的缺失环节。在将新技术扩大到生产之前，仍然存在许多障碍。目前还没有功能原型电池，但初步结果很诱人。