盖世汽车讯 一种简单的化学处理方法，有望克服下一代固态电池中长期存在的一个弱点。据外媒报道，西安电子科技大学的研究人员研发出一种薄型保护涂层，有助于解决阻碍电池实现更高容量和更长寿命的一大难题。在实验室测试中，使用经该方法处理的锂金属的固态电池，在经过300次充放电循环后，仍能保持82.3%的初始容量；而使用未经处理锂金属的电池，其容量保持率仅为43.0%。

图片来源：期刊《Science China Chemistry》

这是一种液态涂层，它能与锂金属发生反应，形成一层保护屏障。相关研究成果已发表在期刊《Science China Chemistry》上，为开发更安全、更耐用的电动汽车及储能电池提供了新的可能路径。

攻克电池领域的顽疾

金属锂被誉为储能技术的“圣杯”，因为从理论上讲，每克金属锂所能储存的电荷量，几乎是传统锂离子电池中所用石墨的十倍。凭借这种卓越的容量，金属锂有望实现更轻、储能更多、且能显著提升电动汽车续航里程的电池。

为解决这一难题，由Siwu Li、Weiwei Wu和Chuang Yu教授领导的研究团队，将一种硅基聚合物与氯化铟结合起来。当该混合物应用于金属锂表面时，会在其上形成一层厚度仅为12微米（约0.00047英寸）的柔性保护膜，膜内包含氟化锂和锂铟合金纳米颗粒。

“这层复合薄膜就像一座‘智能堡垒’，”通讯作者Siwu Li解释道，“聚合物骨架提供了良好的柔性，能够吸收金属锂在充放电过程中因体积膨胀与收缩而产生的机械应力；氟化锂相则能阻隔电子，从而抑制枝晶的成核；而锂铟合金纳米颗粒则充当了‘交通指挥官’的角色，引导锂离子均匀沉积，避免它们堆积形成危险的尖刺状结构。”

实验室测试中表现更佳

经涂层处理的锂电极能够承受 3.5 毫安/平方厘米的临界电流密度，这一数值是未经处理的锂电极（0.8 毫安/平方厘米）的四倍多。在采用镍钴锰氧化物正极和硫化物固态电解质的完整电池中，这种经过保护的电极初始容量达到 129.8 毫安时/克；在 0.5C 倍率下循环 300 次后，其容量保持率为 82.3%。

光谱分析和电子显微镜观察证实了涂层的成分，并显示该涂层致密且均匀，未见明显的裂纹或缝隙。

实现更优电池的简易途径

这种涂层有助于解决金属锂与硫化物固态电解质之间的化学不稳定性问题——这是固态电池研发中的一大挑战。

由于该保护层是通过施加液体形成的，因此它或许能与现有的工业涂布设备相兼容，无需昂贵的真空处理工艺。研究人员还计划探索铟的替代材料，例如锡和锌。

尽管其商业化性能尚待验证，但这些研究成果为提升高能量金属锂电池的稳定性和使用寿命提供了一种极具前景的方案。