傳統(tǒng)途徑尚不能解決這個問題。但納米技術(shù)或許能帶來辦法。在嘗試阻止金屬枝晶形成的時候,崔屹團(tuán)隊通過給負(fù)極加裝相互連接的納米碳球來穩(wěn)定SEI層;另一種方法則在更大的蛋黃殼中,通過金納米顆粒吸收鋰離子,蛋殼則為鋰的膨脹和收縮提供了空間,從而保護(hù)了SEI層,金屬枝晶也不會形成。
改進(jìn)負(fù)極只是這場電池大戰(zhàn)中的一半。崔屹團(tuán)隊同時還利用相似的納米技術(shù)來改進(jìn)正極材料,特別是硫材料。就像硅之于負(fù)極,硫長久以來也被視為正極材料的不二之選。每個硫原子可以結(jié)合兩個鋰離子,理論上這使正極的儲能量翻了幾倍。同樣重要的是,硫材料實在是便宜。問題在于,硫的導(dǎo)電能力一般,而且會和電解質(zhì)反應(yīng)生成危害電池的副產(chǎn)物,可能幾次充放電后電池就作廢了。另外,在放電過程中,硫正極傾向于囤積電荷,而不是釋放它們。
在尋求納米解決方案的時候,崔屹團(tuán)隊用高導(dǎo)電性的二氧化鈦外殼將硫粒子包裹,這使其電池容量較傳統(tǒng)電池提高了5倍,同時防止有害于電池的副產(chǎn)物形成。研究人員還制作了硫基版本的“石榴”,并將硫固定在又長又細(xì)的納米纖維中。這些革新不僅提升了電池容量,還將庫倫效率 (電池放電性能) 從86%提高到99%。
崔屹說:“現(xiàn)在我們在電池兩極都擁有了高性能的材料?!?strong>他希望將來把這兩種創(chuàng)新融合到一處,將硅負(fù)極和硫正極結(jié)合。如果成功,那一定能制造出高容量,低成本,足以改變世界的產(chǎn)品。