高性能锂离子电池是笔记本电脑、智能手机和电动汽车的关键部件。目前，锂离子电池的阳极或负电荷侧通常由石墨或其他碳基材料制成。
然而，碳基材料的性能是有限的，因为重量和能量密度是在给定空间中可以储存的能量。因此，许多研究集中在锂金属阳极上。
锂阳极的成功将实现许多电池技术，包括锂金属和锂空气，这可能使当今最好的锂离子电池的容量增加5至10倍。这意味着电动车和智能手机的电池寿命将增加5至10倍，持续时间将延长5至10倍。锂阳极也更轻更便宜。
金属制成的锂离子电池的问题在于，在充电周期中，它们会不受控制地生长出树枝状晶体，树枝状晶体是看起来像树芽的微观纤维。树枝状结构降低了电池的性能，并且还存在安全问题，因为在某些情况下它们可能使电池短路并着火。
40多年前，加州大学河滨分校的一组研究人员在解决树突问题方面取得了巨大进展。他们的研究成果刚刚发表在《材料化学》杂志上。
研究小组发现，通过给电池涂覆一种叫做甲基紫精的有机化合物，与目前使用锂金属阳极的标准电解质相比，他们可以稳定电池性能，消除枝晶生长，并将电池寿命延长3倍以上。
“这可能会改变未来，”该论文的第一作者、加州大学河滨分校化学副教授赵超说。“它成本低，操作简单，与目前的锂离子电池行业兼容。”
研究人员设计了一种新的策略来形成稳定的涂层，以提高锂金属阳极的寿命。他们使用甲基紫精，因为它在还原过程中可以改变颜色，所以已经在其他应用中使用。
研究人员使用的甲基紫精分子可以在带电状态下溶解在电解质中。一旦分子遇到锂金属，它们就会立即被还原，在金属电极的顶部形成稳定的涂层。
通过在电解液中仅添加0.5%的紫精，循环寿命可以增加三倍。另外，甲基紫精的成本很低，很容易放大。
研究人员可以通过添加甲基紫精实现锂金属阳极的稳定运行，并可以开发下一代高容量电池，包括锂金属电池和锂空气电池。
王警告说，虽然涂层可以提高电池性能，但它不是防止电池着火的方法。
本文名为“高性能锂金属阳极稳定界面涂层的原位形成”。
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