充电方式延长续航？
来源：中国数字科技馆
为了使电动汽车在两次充电间行驶尽可能远的里程，它们的电池需要“装”上足够多的电。一种选择是锂金属电池，它的阳极是高能量密度的锂金属，这是锂金属电池的关键组成部分，因此比广泛使用的锂离子电池具有更高的储能能力，而锂离子电池的阳极是石墨。尽管相比于石墨，锂金属能储存更多的能量，但也老化得更快，因而限制了锂金属电池充电和放电的次数。但最近，研究人员发现了一种新的充电方式，它能恢复受损的材料，从而显著延长电池的寿命。
一个可充电的锂基电池在充电和放电时，锂离子会在阴极和阳极之间来回移动。然而，对于锂金属电池而言，这个过程会使小块的锂金属逐渐从阳极基体剥离，从而在电池中形成微小的“锂岛”。这些与阳极分离的锂金属被称作孤立锂（isolated lithium）。此前，大多数研究人员认为孤立锂已经丧失了电化学活性。但最近，美国斯坦福大学的研究人员发现，这些孤立的锂岛仍然可以对电池操作做出反应：随电池充电和放电而在2个电极间来回移动。相关结果发表在《自然》（Nature）杂志上。
研究人员发现，这些锂岛可以通过在2个电极间的来回移动，最终回到阳极并与集流体（锂离子电池上汇集电流的组成部分）重新建立电连接。因此，他们想到在电池充满电后，立即让电池轻度放电，或许可以用于“哄骗”孤立锂回到阳极基体。斯坦福大学的材料科学家刘芳（这项研究的第一作者）说：“这就是我们推动孤立锂朝着阳极的方向生长，从而重建电连接的方法。”他们发现，当用这种方式给一个测试电池（阳极为锂金属）充电时，它能完成更多的充电周期（一次完整的充放电过程），比标准充电方式下电池的续航时间长29%。
美国普林斯顿大学电化学和材料科学家凯尔西·哈泽尔（Kelsey Hatzell，未参与这项研究）认为这项研究有助于我们理解锂金属电池的基本原理。“观察孤立锂的动态变化是一项挑战，”她说，“研究人员设计了很多非常有趣的实验，并通过计算机模拟验证他们提出的机制。”不过她也指出，要在实际中应用这项技术还要走很长一段路，因为这类电池的充电周期仍然没有达到充电电池必须满足的要求——数千次充电周期。
斯坦福大学的研究人员希望继续发展他们的充电方式，从而最大限度地延长锂金属电池的寿命。他们也在研究一种充电协议，以扩大锂离子电池的可用性，例如极快速充电。斯坦福大学的材料科学家崔屹（这项研究的通讯作者）说：“我认为这项研究是锂离子电池和锂金属电池领域的一个重大发现。而且，它也有可能被推广到整个电池领域。”
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