财联社1月9日讯（编辑 黄君芝）近期，美国哈佛大学工程与应用科学学院（Harvard John A. Paulson School Of Engineering And Applied Sciences，简称SEAS）的研究人员开发了一种新型锂金属电池，可以充放电循环至少6000次，比任何其他袋式电池都要多，而且可以在几分钟内完成充电。

这项研究不仅描述了一种用锂金属阳极制造固态电池的新方法，而且为这些潜在的革命性电池的材料提供了新的认识。最新研究成果已于近期发表在了《自然材料》杂志上。

众所周知，设计这些电池的最大挑战之一是阳极表面枝晶的形成。这些结构像根一样生长在电解液中，并刺穿分离阳极和阴极的屏障，导致电池短路甚至着火。

2021年，Li和他的团队通过设计一种多层电池，在阳极和阴极之间夹入不同稳定性的不同材料，提供了一种处理枝晶的方法。这种多层、多材料的设计不是通过完全阻止锂枝晶的渗透，而是通过控制和包含它们来阻止锂枝晶的渗透。

在这项新研究中，该团队通过在阳极中使用微米大小的硅颗粒来收缩锂化反应，并促进厚层锂金属的均匀电镀，从而阻止枝晶的形成。

在这种设计中，当锂离子在充电过程中从阴极移动到阳极时，锂化反应在浅表面受到限制，离子附着在硅颗粒的表面，但不会进一步渗透。

这与液态锂离子电池的化学性质明显不同，液态锂离子通过深度锂化反应渗透，最终破坏阳极中的硅颗粒。而在固态电池中，硅表面的离子被压缩，并经历锂化的动态过程，在硅芯周围形成锂金属镀层。

Li说，“在我们的设计中，锂金属被包裹在硅颗粒周围。这些被涂覆的颗粒形成了一个均匀的表面，电流密度均匀分布，防止了枝晶的生长。而且，由于电镀和剥离可以在平坦的表面上快速发生，电池只需10分钟即可完成充电。”

在实验中，研究人员制造了一个邮票大小的袋式电池，比大多数大学实验室制造的硬币电池大10到20倍。这种电池在6000次循环后仍能保持80%的容量，优于当今市场上的其他袋式电池。

据悉，这项技术已经通过哈佛技术发展办公室授权给电池技术公司Adden Energy。该公司已将这项技术扩大到制造智能手机大小的袋式电池。