新设计让Workhorse锂电池更加强大

康奈尔大学化学工程系教授Lynden Archer认为，电池技术需要“革命 - 并且认为他的实验室已经开了第一枪。

“我们现在所拥有的[锂离子电池技术]实际上是在其能力的极限，”阿切尔说。“锂离子电池已经成为推动新电子技术发展的主力，其理论存储容量超过90%。小型工程调整可能会带来更好的电池和更多存储空间，但这不是一个长期的解决方案“。

“你需要一种激进的思维方式改变，”他说，“这意味着你必须从头开始。”

Snehashis“Sne”Choudhury，Ph.D。'18，提出了Archer所说的“优雅”解决方案，解决了使用能量密集型金属锂阳极的可充电电池的基本问题：有时由于树枝状晶体造成的灾难性不稳定，树枝状晶体是从阳极生长的锂刺。在充电和放电循环期间，离子来回穿过电解质。

如果枝晶突破分离器并到达阴极，则可能发生短路和火灾。固体电解质已经显示出机械地抑制枝晶生长，但是以快速离子转移为代价。Choudhury的解决方案：通过电解质本身的结构限制枝晶生长，这可以通过化学方式控制。

使用2015年推出的Archer集团的反应程序，他们采用“交联毛状纳米粒子 - 二氧化硅纳米粒子和功能化聚合物(聚环氧丙烷)的接枝 - 来制造多孔电解质，有效延长离子必须从阳极到阴极和背面，大大增加了阳极的寿命。

他们的论文“限制金属在结构电解质中的电沉积”发表在美国国家科学院院刊上。Choudhury和Dylan Vu--一位崛起于化学工程专业的初级专业人士 - 是共同的第一作者。

Choudhury将前往斯坦福大学从事博士后工作，他还设计了一种直接可视化实验电池内部工作方法。该小组用Choudhury的装置证实了关于枝晶生长的理论预测。

“这是我想要做的事情，我想，三位博士生的一生，”阿切尔说，自2000年以来一直在康奈尔大学，笑着说。“Sne能够做的是设计一个能让我们非常优雅地观察锂金属界面发生情况的细胞，让我们现在能够超越理论预测。”

阿彻说，这项工作的另一个新颖之处在于“推翻电池科学中的一些经典”。长期以来人们一直认为，为了抑制枝晶生长，电池内部的隔膜必须比它试图抑制的金属强，但Choudhury的多孔聚合物隔膜 - 平均孔径低于500纳米 - 显示出阻止了生长。