電動汽車 （EV） 行業一直在尋找一種可充電電池，一次充電可行駛數百英里，這導致研究人員尋求用鋰金屬陽極替代目前用于 EV 電池的石墨陽極。能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（伯克利實驗室）和卡內基梅隆大學的研究人員報告 了一種可能改變游戲規則的解決方案——一種由聚合物和陶瓷制成的新型軟固體電解質，可抑制枝晶的形成?？赡軐е码姵毓收系匿嚱饘訇枠O。

研究人員表示，雖然鋰金屬將電動汽車的行駛里程延長了 30% 至 50%，但該技術在充電和放電循環期間會在鋰陽極上形成鋰枝晶，被描述為微小的樹狀缺陷，從而縮短電池壽命。如果與陰極接觸，它們也會使電池短路。

研究人員在《 自然材料》雜志上報告 說，新型軟固體電解質在早期成核階段抑制枝晶生長并導致電池失效。

幾十年來，研究人員并沒有假設像陶瓷這樣堅硬的固體電解質最能有效地防止枝晶，而是采用了一種柔軟的固體電解質方法來解決這個問題。研究人員說，設計的關鍵是使用具有內在微孔性的軟聚合物或 PIM。

為了證明新的 PIM 復合電解質可以抑制枝晶的形成，研究人員在伯克利實驗室的 高級光源中使用 X 射線 來創建鋰金屬和電解質之間界面的 3D 圖像，并在長達大電流16小時。該演示表明鋰在新 PIM 的作用下持續平穩增長。

此外，像鋰金屬電池這樣的固態存儲技術雖然提供了高能量密度和安全性，但也存在材料和加工方面的挑戰。

研究人員表示，這種新型柔性固體電池可以制成鋰箔卷，其中電解質作為陽極和電池隔膜之間的層壓材料。它們被稱為鋰電極子組件或 LESA，可用作傳統石墨陽極的直接替代品，從而允許電池制造商使用其現有的裝配線。

“我們的枝晶抑制技術對電池行業具有令人興奮的影響，”伯克利實驗室分子鑄造廠的科學家、該論文的合著者布雷特赫爾姆斯 在一份聲明中說?！坝辛怂?，電池制造商可以生產出更安全、能量密度高、循環壽命長的鋰金屬電池?！?/p>

Helms 還指出，用這種新電解質制造的鋰金屬電池可用于為電動飛機提供動力。在高級研究計劃署能源部 （ARPA-E） 的 IONICS 計劃下，24M Technologies 已將這些材料集成到電動汽車和電動垂直起降飛機 （eVTOL） 的電池中。