手機、筆記型電腦、電動車與儲能系統之所以能穩定運作，鋰離子電池功不可沒，不過它並非完美無缺，其安全性與儲電容量都還有許多進步空間。而現在美國科學家研究有新斬獲，成功用「聲波」解決電池不穩定的問題，且這種方法還能應用在電池容量更高的鋰陽極電池，同時跨越安全與容量挑戰。
鋰電池的陰極（正極）是由鋰和鈷、鎳、錳等過度金屬組成，陽極（負極）材料則是石墨、銅製成，鋰離子會在兩極間與電解質之中來回移動，而通常陽極材料影響電池容量，過去研究中，有不少科學家為了提高電池容量寄望於鋰，認為此鋰材料可以將儲電容量拉高 2 倍，能量密度也能顯著提升。
只不過鋰陽極除了提高電池容量，風險也伴隨而來。鋰金屬活性強，活性甚至比鈉、鎂等金屬都還要高，在充放電過程中會容易沉積鋰離子，最終電極表面會因為沉積不均勻形成樹枝狀鋰晶枝，這些晶枝容易刺穿絕緣層，最終導致故障電池起火。
因此過去有不少團隊認為，若要採用鋰材料，得先在鋰周圍裹一層防護罩，不過這次美國聖地牙哥加利福尼亞大學（UCSD）決定帶來全新的法子：用聲波抑制不利因素。
該團隊用現成的模組打造出微型超音波設備，並放入鋰陽極電池中。研究指出，超音波設備可以透過電解質發送 1 億赫茲到 100 億赫茲的高頻率聲波，用超音波震盪產生循環電流（circulating current ）、讓液態電解質可保持流動，避免電極表面因鋰離子沉積不均勻而形成鋰晶枝。
超音波沒有輻射線、工具設備也小，因此應用範圍相當廣泛，除了常見的產前檢查、篩檢等醫療方面等，人們也用超音波過濾手機的無限蜂巢訊號，以及進行語音辨識與過濾等，現在甚至還有超音波指紋辨識，而論文通訊作者兼 UCSD 電機與航太工程教授 James Friend 表示，隨著技術日新月異，團隊也可以用超音波技術來提高電池性能。
團隊研究指出，搭載超音波設備的鋰陽極電池穩定性佳，充放電 250 循環後仍可穩定運作，電量 0 到 100% 甚至只需 10 分鐘，且團隊指出，這項研究不僅能用在鋰離子電池，也適用於任何電化學電池，不用考慮到化學成分。目前研究則已發表在《 Advanced Materials》。
各方積極投入鋰陽極研究
過去有不少團隊都想研製出鋰陽極電池，視鋰金屬為電池陽極的「夢幻材料」，像是美國華盛頓州立大學（WSU）、麻省理工學院（MIT）與澳洲迪肯大學（Deakin University）不久前都有推出最新研究。
其中華盛頓州立大學用鋰、以及常見於頭皮屑洗髮精的二流化硒（selenium disulfide）多孔碳結構製做陽極，並在電解質中添加兩種添加劑，發現在添加劑與電極作用下，會在鋰陽極表面形成保護層，不僅具有導電、耐用與穩定等優點，還可以避免生成鋰晶枝。
該研究測試指出，每一次充放電循環容量僅降 0.08%，500 次後也不影響電池效率，庫倫效率也大大提高到 98.9% 以上。
麻省理工學院團隊也研發新型鋰陽極結構，讓固態電池在 100 次循環後也不會膨脹破裂；澳洲迪肯大學則是瞄準固態電解質，推出不同且適用於鋰陽極的電解質方案，用現有的商用聚合物材料 PDADMA FSI 以及鋰鹽 LiFSI，將液態電解質取而代之，提高穩定性。
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（首圖來源：UCSD）
