库仑效率高达 99.9999%：新型锂金属电池技术可促进电动汽车、智能手机等产品的发展

山东大学的一个研究小组开发出了一种新型电极材料，这种材料不会发生导致锂金属（锂-金属）电池快速降解的物理体积变化。自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志详细介绍了这种新材料，它可能带来商业上可行的高能量密度锂金属电池，从而生产出续航里程更长的电动汽车和体积更小但电池容量更大的设备。

长期以来，锂金属电池一直被认为是电池技术领域的圣杯，因为与锂离子电池相比，它们的单位体积能存储更多的能量。然而，包括 "体积变化 "问题在内的多个问题阻碍了它们的发展。体积变化问题涉及充电和放电过程中电极（关键是阳极）的膨胀和收缩，从而导致裂缝和电池降解。

新设计利用还原氧化石墨烯和氧化锌为锂创建了一个复合宿主，从而解决了这一问题。这种结构具有可容纳锂的刚性空腔。这可以防止整个电极的尺寸发生变化，同时还可以作为 "防腐蚀铠甲"，将活性锂与腐蚀性电解质隔离开来。

结果令人欣喜。在实验室测试中，新电极在近 2,000 次循环中的充电效率介于 99.99% 和 99.9999% 之间，远远超过了实用电池所需的稳定性阈值。以平均值（99.99495%）计算，理论上电池在循环 1000 次后仍能保持 95% 以上的容量。这种计算方法没有考虑其他因素。

大约两周前，我们曾报道过韩国科学技术院（KAIST）和 LG 能源解决方案公司（LG Energy Solution）的研究团队取得的类似突破。这项发表在《自然-能源》（Nature Energy）杂志上的研究主要集中在一种新型液态电解质上，这种电解质解决了锂金属电池中的枝晶问题，从而产生了 充电 12 分钟即可行驶 500 英里的电池。.

新型 "零体积变化 "电极背后的研究人员目前正在努力改进其设计，以实现商业用途，目标是在未来 3 到 5 年内通过行业合作实现电池的商业化。

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