宾夕法尼亚州立大学的一份报告显示，研究人员开发了一种制造锂离子电池的新方法，这可能为更高的能量密度、性能和电池安全性铺平道路。

固体电解质相间

固体电解质界面（SEI）位于电池的锂金属及其电解质之间，多年来一直是开发性能更好的电池的障碍。

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随着可充电锂离子电池的使用扩展到从手机到电动汽车的各种电子设备，对其更高能量密度的需求越来越大，因此SEI自然是研究人员试图提高性能的地方之一。

宾夕法尼亚州立大学机械与化学工程教授王东海说：“这一层非常重要，是锂和电池中电解质之间的反应自然形成的。”。“但它的表现不太好，这导致了很多问题。”

创造更好的固体电解质界面

当SEI开始退化时，问题就开始了。随着时间的推移，这导致在电池的锂电极上形成枝晶，针状生长，逐渐抑制其性能和安全性。

“这就是为什么锂金属电池不能持续更长时间——相间生长，而且不稳定，”王说。“在这个项目中，我们使用了聚合物复合材料来创造更好的SEI。”

在宾夕法尼亚州立大学化学博士生高岳的带领下，工程师们制作了一种新的SEI，这是一种由聚合物锂盐、氟化锂纳米颗粒和氧化石墨烯片组成的反应性聚合物复合材料。

埃文·普格大学化学教授托马斯·E·马洛克为该项目提供了帮助，以帮助制造材料的薄层。

Mallouk说：“要实现稳定的锂界面，需要进行大量的分子水平控制。”。“岳和东海设计的聚合物发生反应，在锂金属表面形成爪状键。它以被动的方式给锂表面提供它想要的东西，这样它就不会与电解质中的分子发生反应。复合材料中的纳米片起到机械屏障的作用，防止锂金属形成枝晶。”

这是通过将锂的表面控制在单个原子和分子的水平来实现的，这使该项目得以成功。

Mallouk说：“当我们设计电池时，我们不一定像化学家一样思考，一直到分子水平，但这正是我们需要做的。”。

王说：“有了更稳定的SEI，可以将当前电池的能量密度提高一倍，同时使其使用寿命更长、更安全。”。

这项研究今天发表在《自然材料》杂志上。