幾乎很多人都遇到手機(jī)沒電又無處可充電的窘境，而且雖然電動汽車越來越受歡迎，但也受到電池對續(xù)航的制約。的確，電池的能量密度，即在給定的質(zhì)量或體積中，電池所能容納的能量，一直是消費電子產(chǎn)品、電動汽車以及可再生能源所面臨的主要挑戰(zhàn)。

（圖片來源：加州理工學(xué)院）

不過，據(jù)外媒報道，美國加州理工學(xué)院（Caltech）的新研究可以會帶來一些改變。研究人員的一項新發(fā)現(xiàn)可能會實現(xiàn)更安全、更強(qiáng)大的電池，讓電池可以安全地多存儲50%的能量。

傳統(tǒng)的鋰離子電池都利用石墨制陽極，也就是電流進(jìn)入電池的那一頭電極。30多年來，石墨一直被選作陽極材料，因為重量輕、穩(wěn)定且成本低廉，還能夠忍受無數(shù)次的電池充放電循環(huán)。但是，加州理工學(xué)院的研究人員表示，其實有更好的材料來做電池陽極，只是需要克服一些技術(shù)上的挑戰(zhàn)。

研究人員表示：“每一種需要電力的應(yīng)用都可從鋰陽極，而不是石墨陽極中受益，因為鋰陽極可以提供更多的電力。鋰的重量輕，不會占用很多空間，而且能量密度極大?！?/span>

不過，金屬鋰也存在一個問題：當(dāng)電池經(jīng)過多次充放電循環(huán)時，鋰會自然地形成樹突，此種晶體會形成一種樹枝狀的結(jié)構(gòu)。在電池充電過程中，樹突會不受控制地生長，當(dāng)樹突刺穿電池系統(tǒng)時，就會像短路的細(xì)小電線一樣，讓電池失效。

長久以來，研究人員一直在尋找新方法來防止樹突生長。其中一個方法是利用物理方法，將某種物質(zhì)擠壓在鋰金屬上，以壓制樹突生長。雖然一般鋰離子電池?fù)碛幸后w電解質(zhì)（分開兩個電池電極，并通過其移動鋰離子的物質(zhì)），但從理論上講，采用固體電解質(zhì)的電池才可以施加足夠的機(jī)械壓力來抑制樹突。

不過，在研究了固體電解質(zhì)電池后，發(fā)現(xiàn)樹突仍在生長。

研究人員懷疑是固體電解質(zhì)的強(qiáng)度不足，不足以抵抗樹突生長，因為研究人員低估了樹突的強(qiáng)度，雖然樹突的尺寸只有納米大小。而之所以得出此種估計是因為鋰是一種相對柔軟的金屬，可與鉛和錫媲美。最后，研究人員發(fā)現(xiàn)尺寸更小的金屬的強(qiáng)度可能是尺寸更大的金屬的100倍。

2015年，研究人員雕刻了鋰柱，并測試了其彈性，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度比人們認(rèn)為的要高一個數(shù)量級。不過，該實驗裝置并沒有完全反映出鋰樹突在真正電池中的表現(xiàn)。為了更準(zhǔn)確地模擬此種情況，研究人員還設(shè)計了一種可以生長純鋰樹突的電池，此種樹突與電池中形成的樹突非常相似。最終發(fā)現(xiàn)，此類樹突的強(qiáng)度是大塊鋰樹突的24倍。

有了上述信息，研究人員現(xiàn)在對如何讓鋰陽極電池工作有了更好的理解。通常情況下，用于固體電解質(zhì)的材料，如聚合物和陶瓷，都有缺點。大多數(shù)聚合物都太軟，無法承受樹突生長，而陶瓷在樹突的壓力下容易破裂。