避免生成樹狀鋰晶枝，科學家在電極「刷出」紋理

為了提高鋰離子電池的儲電容量，近年來科學家開始想用比容量高、電化學電壓低優點的鋰金屬來取代原本的石墨負極，而美國萊斯大學也提出新的負極表面解決方案，改進電池設計之餘，還可以有效避免生成樹狀鋰晶枝。

鋰離子電池的正極（陰極）主要以鋰為主，負極（陽極）材料則是石墨，然而現在鋰離子電池的容量已經快觸頂，因此科學家們正為了更好的電池設計而努力。其中純鋰金屬有機會可以取代石墨做為陽極，帶來更高的能量密度、並加速充電速度。

只是鋰陽極同樣也會帶來樹狀鋰晶枝問題。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。

如今美國萊斯大學化學家 James Tour 團隊試圖透過刷出「紋理」來解決這個問題。首先在陽極表面刷出紋理，然後再把含有磷和硫的粉末參雜其中，讓粉末與鋰金屬陽極發生反應，形成一層保護膜改變陽極表面能。

（Source：萊斯大學）

基本上團隊就是打造出一層金屬複合表面，防止陽極流失鋰金屬，Tour 表示，鋰金屬電池的容量雖然遠遠超傳統的鋰離子電池，但鋰金屬陽極壽命較短，而新型薄膜具有調整陽極表面的功用，讓電池在充放電過程中均勻傳遞鋰離子，進而延長電池的使用壽命。

根據團隊測試，在 340 次充放電循環後，新型鋰陽極電池容量比現有的鋰電池高出 70%，且電池還可以在超低極化狀態（ultra-low polarization）維持超過 4,000 小時，比沒有薄膜的鋰陽極久 8 倍。Tour 指出，新設計不僅簡化電池構造，還改良陽極性能，這些粉末除了有效減少鋰陽極形成枝晶機會，還放慢材料消耗速度。

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（首圖來源：pixabay）