电动汽车（EV）对于我们的节能，可持续发展的未来充满希望，但其局限性在于缺乏持久耐用的高能量密度电池，从而减少了长途旅行时加油的需求。在停电和电网故障期间的房屋也是如此-尚不存在能够在不通电的情况下为房屋供电超过一个晚上的小型高效电池。
提供轻量，持久和低成本储能的下一代锂电池可能会给整个行业带来革命性的变化，但是仍然存在许多挑战，阻碍了成功的商业化中国机械网okmao.com。
一个主要问题是，尽管可充电锂金属阳极在新一波锂电池的功能方面起着关键作用，但在电池运行过程中，它们极易受树枝状晶体，微结构的生长的影响，而树枝状晶体会导致危险的短路，并持续发展。着火，甚至爆炸。
Columbia Engineering的研究人员今天报告说，他们已经发现碱金属添加剂（例如钾离子）可以防止电池使用过程中锂微结构的扩散。他们结合了显微镜，核磁共振（类似于MRI）和计算模型，发现向常规锂电池电解质中添加少量钾盐会在锂/电解质界面产生独特的化学作用。这项研究今天在线发表在《细胞报告物理科学》（以及11月18日的印刷版）上。
研究小组的助理教授PI Lauren Marbella说：“特别是，我们发现钾离子可减轻沉积在锂金属表面上的不良化合物的形成，并防止锂离子在电池充放电过程中的迁移，最终限制了微结构的生长。”化学工程。
她的团队发现碱金属添加剂可抑制锂金属表面上非导电化合物的生长，这与传统的电解质处理方法不同，传统的电解质处理方法侧重于在金属表面上沉积导电聚合物。这项工作是使用NMR对锂金属表面化学进行的首批深入表征之一，并证明了该技术为设计用于锂金属的新型电解质的能力。Marbella的结果得到了卡内基梅隆大学机械工程学Viswanathan组合作者进行的密度泛函理论（DFT）计算的补充。
“商业电解质是精心挑选的分子的混合物，”马贝拉指出。“使用NMR和计算机模拟，我们最终可以了解这些独特的电解质配方如何在分子水平上改善锂金属电池的性能。这种见解最终为研究人员提供了他们所需的工具，以优化电解质设计并实现稳定的锂金属电池。”
该团队目前正在测试可阻止有害表面层形成的碱金属添加剂，以及与鼓励锂金属上导电层生长的更多传统添加剂的结合。他们还积极使用NMR直接测量锂通过该层的传输速率。