韩国科学家利用纳米纤维 延长锂金属电池7.5倍寿命

锂电池分成两种，一种是锂离子电池，也是目前我们较常用的充电电池；另一种是锂金属金池，以锂为做阳极材料，因其克服商业电池的性能限制而受到关注。然而，锂金属电固有的问题导致电池寿命缩短并增加火灾风险。不过现在韩国科学技术院（KAIST）的研究人员取得了世界级的突破，他们找到合适的材料，将锂金属阳极的寿命延长约750%。

科技探索（Techxplore）报导，韩国科学技术院材料科学与工程系的金一斗（Il-Doo Kim）教授与亚洲大学（Ajou University）的李智英（Jiyoung Lee）教授合作，使用环保的中空纳米纤维作为保护层，成功稳定了锂的稳定程度，显著延长下一代锂金属电池的寿命。

传统的保护层技术，是在锂金属上涂覆表面涂层，使其与电解质形成不接触面，但是这类技术依赖有毒工艺和昂贵的材料，并且对锂金属阳极的使用寿命改善有限。

为了解决这些限制，金教授的团队改用一种中空奈米纤维保护层，能够透过物理和化学手段，控制锂离子的生长。这种保护层是使用植物中提取的瓜尔胶（guar gum）作为材料，再透过环保静电纺丝制程制造成纤维，并利用水作为溶剂。

纳米纤维保护层有效控制住电解质与锂离子之间的可逆化学反应，纤维内部的空间，抑制住锂离子在金属表面的累积，也就稳定了锂金属表面和电解质之间的界面。

实验发现，与传统的锂金属阳极相比，复上保护层的锂金属阳极，其寿命延长了750%。该电池在300次充放电循环后，仍维持新电池的93.3%的容量，效果极佳，达到世界一流的水准。

研究人员还证实，这种天然保护层在土壤中大约一个月内即可完全分解，代表它还具有环保性质。

金一斗教授解释说：「透过物理和化学保护功能，我们更有效地引导锂金属和电解质之间的可逆反应，并抑制枝晶的生长，从而使锂金属阳极具备更长的寿命特性。」