盖世汽车讯 据外媒报道，韩国电气研究院（KERI）新一代电池研究中心的研究人员探讨开发锂金属电池。

（图片来源：KERI）

目前，锂离子电池通过嵌入机制，使锂离子出入石墨负极而产生能量。相比之下，锂金属电池使用金属锂负极，比石墨负极的理论容量要高10倍（3860 mAh/g），在电动汽车和储能系统领域受到关注。然而，在循环过程中，锂枝晶生长可能导致电池内部短路，存在火灾和爆炸等风险。

为了解决这一问题，KERI开发了一种具有空心核的一维锂可控多孔碳结构（1D Li-confinable porous carbon structure），并在空心核中加入少量具有锂亲和力的金纳米颗粒。金可以优先与锂发生反应，控制锂的生长方向，从而减少核内产生的锂沉积。此外，壳体部份拥有很多纳米孔，促进锂离子向核空间移动。

研究人员观察到，在现有空心核壳锂主体里，锂会在高速率充电条件下沉积在导电碳壳上，而不是核内。因此，该团队在壳体中引入许多纳米级孔隙，即使在高达5 mA/cm2的电流测试条件下，也不会出现锂枝晶生长现象，并且库仑效率得到显著提高。

该团队与韩国中央大学（Chung-Ang University）的Janghyuk Moon教授合作，对该材料设计的有效性进行了理论验证。模拟结果表明，壳孔可以减少锂离子扩散长度，而金纳米颗粒提高了锂亲和力，即使在高电流充电条件下，也能使锂沉积保持在结构内。此外，在4C速率（容量保留率82.5%）的高电流密度下，所设计的锂主体表现优良的循环性能（超过500次）。值得一提的是，该技术能够满足实用需求，因为该团队使用了静电纺丝技术，在大规模生产合成材料方面具有优势。

该团队的Kim博士表示：“锂金属电池具有高容量优势，但存在稳定性和安全性不足等问题。在实现商业化的道路上，还需要克服很多障碍。这项研究开发出了一种锂金属存储主体量产技术，该主体具有高库仑效率，可用于快速充电锂金属电池，具有重要意义。”