现在，电动汽车和个人便携式电子产品持续增长，对电池的需求越来越高。锂电池具有更高的容量、耐用性和安全性，有望取代常用的锂离子电池。要普及锂金属电池，需要解决两个具有挑战性的问题。首先，这类电池容易积累锂枝晶；其次，电极的体积变化很大。这些问题会导致电池性能下降，造成安全隐患。据国外媒体报道，发表在Nanoresearch杂志上的一篇论文显示，研究人员描述了一种通过热灌注开发三维复合锂阳极的技术，可以有效解决锂沉积和充电循环中的能量损失问题。
华中农业大学研究员曹飞飞教授说:“锂金属电池能量密度高，有望成为电动汽车的电化学储能装置。然而，锂枝晶生长和锂阳极体积变化大的问题影响了它的实际应用。探索合适的方法来解决锂负极的问题具有重要意义，可以提高电池的实用性。”
为了解决这些问题，研究人员创造了3D支架，并将熔融锂注入其中。确保技术安全性的关键在于使用由双镁铝纳米片组成的层状体。根据介绍，这种材料是一种亲锂材料，可以吸引锂形成合金介质。熔融锂被吸引到纳米片上，并通过表面张力被带到3D支架上。据研究人员介绍，这种表面张力具有重要意义，它可以促进熔融锂瞬间渗透到3D体内，形成稳定的3D锂阴极。
研究人员对使用这项技术开发的电池进行了严格的测试。与现有技术相比，这些电池形成管状枝晶，但厚度波动仅为3%。相比之下，使用现有技术，大尺寸电极的增长率为22%。
研究人员还测试了电池的存储效率或电流效率，以测量容量和能量损失。经过100次充电循环后，仍能保持98.6%的效率。相比之下，普通锂金属电池经过23次充电循环后，会有明显的能量损耗。
展望未来，研究人员计划继续改进锂金属电池，以促进这项技术的广泛应用。曹教授说:“下一步，我们将用轻基材料取代重基材料，生成高质量比的活性锂，提高电池的能量密度。研究人员希望制备出高安全性的锂复合负极，使电池的能量重量密度达到500 Wh·kg-1以上，从而提高市场竞争力。”
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