导读：美国科学家为锂金属固态电池创造了一种新设计，该设计应避免形成生长到电解质中的树枝状晶体。他们的多层电池可以在10到20分钟内为电动汽车充电。
第一电解质（绿色）与锂相比更稳定，但易于枝晶渗透。第二种电解质（棕色）对锂的稳定性较差，但对树突免疫。在这种设计中，允许树枝状晶体穿过石墨和第一种电解质生长，但当它们到达第二种电解质时被阻止。图片：哈沃德大学
哈佛大学的研究人员声称已开发出一种锂金属固态电池，该电池具有更高的稳定性和增强的防止锂（Li）枝晶渗透的能力。
我们的研究表明，固态电池可能与商用液体电解质锂离子电池有根本的区别，研究员XinLi说，通过研究他们的基本热力学，我们可以释放出卓越的性能并利用他们的大量机会。
科学家说，该电池可以在高电流密度下充电和放电至少10,000次。其多层设计被描述为一种结构，其中不稳定的电解质夹在能够防止任何锂枝晶生长的更稳定的固体电解质之间。然后将该结构与商业高能量密度阴极材料结合在一起。
锂金属电池的一种方案。图片：哈沃德大学
哈佛小组解释说，像BLT三明治一样来看待电池。首先是面包-锂金属阳极-其次是生菜-石墨涂层。接下来，一层西红柿-第一种电解质-一层培根-第二种电解质。最后再加上一层西红柿和最后一块面包-阴极。
学者们用化学名称为Li5.5PS4.5Cl1.5或LPSCI命名的第一种电解质，对锂更稳定，但会发生枝晶渗透。相比之下，第二种被称为Li10Ge1P2S12或LGPS的锂对树突的免疫力更高，尽管它对锂的稳定性较差。在这种配置下，允许树枝状晶体穿过石墨和第一种电解质，但在第二种电解质之前就停止了。
锂金属阳极与LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2阴极配对的循环性能非常稳定，在20C速率下10,000次循环后，容量保持率达82％，在20°C下2,000次循环后，容量保持率达81.3％。1.5C速率，学者强调，我们的设计还可以在微米级阴极材料级别实现110.6千瓦/千克的比功率和高达631.1瓦时/千克的比能量。
根据学者的说法，该电池还具有自愈特性，因为它应该能够回填由树枝状晶体产生的孔。它的创造者声称，它有潜力在10至20分钟内为电动汽车充电。
