一组哈佛研究人员上周宣布，他们设计了一种稳定的锂金属固态电池，可以“在高电流密度下”充放电至少 10,000 次。

锂金属固态电池被广泛视为未来十年电动汽车未来的重要组成部分——不仅因为它们可以将更多的能量装入更小的空间、更轻的重量，还因为它们消除了大部分爆炸或火灾的危险。

哈佛锂金属电池——可控树突

尽管有这些优势，但可能更短的使用寿命和性能会随着时间的推移而降低，这些都是阻碍该技术在当今电动汽车中广泛使用的原因之一。

这些早期故障问题主要与充电期间从阴极表面生长的枝晶、推入电解质中并导致电池短路有关。据报道，QuantumScape 是最早可能在 20 世纪中期用于电动汽车的固态技术领域的领先公司之一，据报道，该公司花了 10 年时间和超过 3 亿美元来寻找合适的固体分离器，以防止锂枝晶从挺过去。

但材料科学研究人员声称已经找到了解决该问题的方法，该解决方案允许以受控方式出现枝晶。这种新方法有效地在正极和负极之间“夹住”了不同材料，每种材料都具有不同的稳定性，从而防止锂枝晶渗透，“不是通过完全阻止它们，而是通过控制和遏制它们”。

哈佛锂金属电池 - BLT 方法

研究人员将锂金属电池比作 BLT 三明治，其中锂金属阳极在外面，生菜（石墨涂层）就在里面。一层西红柿——第一种电解质——在里面，培根在核心处作为第二种电解质。

“我们整合不稳定性以稳定电池的策略感觉违反直觉，但就像锚可以引导和控制螺钉进入墙壁一样，我们的多层设计也可以引导和控制枝晶的生长，”Luhan Ye 说，a该方法论文的研究生和合著者，发表在《自然》杂志上。“不同之处在于，我们的锚点很快变得太紧，枝晶无法钻透，因此枝晶生长停止。”

到目前为止，电池只是一个“概念验证设计”——这意味着它远非原型、生产方法、放大以及所有可能使理论上是个好主意的电池在实践。但李欣教授指出，该设计的灵活性和多功能性“使其有可能与电池行业的大规模生产程序兼容。”

通用汽车原型锂金属电池

任何用于电动汽车的固态技术都需要几年才能扩大规模。梅赛德斯-奔驰已经在其部分电动公交车中提供了来自法国 Bolloré Group 的固态电池，尽管这些是具有不同寻常运行参数的利基产品。许多汽车制造商，包括宝马和本田，预计固态电池将在 10 年晚些时候问世。丰田虽然对电动汽车计划持谨慎态度，但据报道很快就会在电动汽车中测试固态电池。

有了 BLT 的想法，无论谁将设计商业化或注册商标，都已经有了一些聪明的品牌起点。