外星探測(cè)需要能夠在與地球不同的重力條件下工作的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。在這種背景下,鋰(Li)電池還沒有得到充分的研究,特別是在超重力(即重力>9.8 m s-2)條件下的電池構(gòu)成和循環(huán)性能。在此,西北工業(yè)大學(xué)謝科予教授等人創(chuàng)造性地考慮了鋰金屬電池運(yùn)行中的重力因素,并揭示了鋰金屬相應(yīng)的電極行為(沉積形態(tài)、界面性質(zhì)和性能)。與正常重力不同,鋰金屬電極在超重力下表現(xiàn)出一些新的電極行為。具體而言,形貌分析表明,超重力不僅可以抑制鋰枝晶的生長(zhǎng),還可以細(xì)化鋰顆粒。在銅基底上沉積鋰金屬時(shí),可以獲得光滑致密的鋰金屬沉積層。此外,理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,超重力增強(qiáng)了Li+與陰離子之間的締合,最終能夠形成陰離子衍生的富含無機(jī)物的 SEI。這種 SEI 在循環(huán)過程中保持機(jī)械穩(wěn)定性并有效地鈍化鋰表面,從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。
圖2. 不同重力條件下高能Li | |NCM811軟包電池的性能對(duì)比Effect of the supergravity on the formation and cycle life of non-aqueous lithium metal batteries, Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-021-27429-8