美國馬里蘭大學研究鋰電池如何失效的研究人員開發出一種新技術，可使下一代電動汽車（EV）和其他設備的電池不易起火，同時增加能量存儲。

本周三發表在《自然》（Nature）雜志上的一篇論文介紹了這種創新方法，它可以抑制鋰枝晶的生長--所謂的全固態鋰電池內部會產生破壞性的枝狀結構，從而阻礙公司將這種前景廣闊的技術廣泛商業化。但是，由化學與生物分子工程系教授王春生領導的這一電池 "中間層 "新設計阻止了枝晶的形成，可能為生產可行的電動汽車全固態電池打開大門。

在美國，至少有 75 萬輛注冊的電動汽車使用鋰離子電池，這種電池因其高能量存儲而廣受歡迎，但含有易燃液體電解質成分，在過熱時會燃燒。雖然沒有政府機構按汽車類型跟蹤車輛火災，而且電動汽車電池火災似乎相對罕見，但它們帶來了特殊的風險；美國國家運輸安全委員會報告稱，急救人員很容易受到安全風險的影響，包括觸電以及暴露于損壞或燃燒的電池產生的有毒氣體。

王說，全固態電池可能會導致汽車比當前的電動或內燃模型更安全，但制定繞過這些缺點的策略非常困難。當這些電池在電動汽車所需的高容量和充放電速率下運行時，鋰枝晶會向陰極側生長，導致短路和容量衰減。

他和博士后萬紅利于2021年開始開發鋰枝晶生長形成的理論；研究人員表示，這仍然是一個科學爭論的問題。

“在我們弄清楚這一部分之后，我們提出了重新設計中間層的想法，以有效抑制鋰枝晶的生長。”他說。

他們的解決方案是獨特的，因為固體電解質和陽極（電子從電路進入電池的地方）以及電解質和陰極（能量流出電池的地方）之間的電池界面穩定。新的電池結構增加了一個富含氟的中間層，可以穩定陰極側，并用鎂和鉍對陽極的中間層進行了改性，從而抑制了鋰枝晶。他說：“固態電池是下一代電池，因為它們可以實現高能量和安全性。在目前的電池中，如果你實現高能量，你就會犧牲安全性。”

在產品進入市場之前，研究人員還有其他挑戰需要解決。為了實現全固態電池的商業化，專家們必須縮小固體電解質層的厚度，以達到與鋰離子電池電解質相似的厚度，這將提高能量密度，即電池可以存儲的電量。該團隊表示，基礎材料的高成本是另一個挑戰。

為了在 2026 年之前將新型電池推向市場，先進電池制造商 Solid Power 計劃開始試驗這項新技術，以評估其商業化潛力。研究人員表示，持續的研究旨在進一步提高能量密度。