9.金屬鋰枝晶抑制研究獲新進展

　　12月4日，哈爾濱工業大學理學院物理系青年教師張耀輝副教授以第一作者身份在國際著名學術期刊《納米快報》，2013年度影響因子為12.94，5年影響因子為14.45)在線發表了題為《具有自取向納米結構的無枝晶金屬鋰的電沉積》的科研論文，哈爾濱工業大學物理系為第二署名單位。

　　金屬鋰具有極高的理論比容量(3860mAh/g)、最負的還原電位(-3.04V，相對于氫標電位)和極小的密度(0.59g/cm3)，長期以來一直被視為一種極具競爭力的高容量二次電池負極材料。近來，隨著全球化石類能源的日漸短缺，開發以金屬鋰為負極的高容量二次電池重新成為國際研究的前沿熱點問題。然而，在電池充電過程中極易形成金屬鋰枝晶，造成電極循環的庫侖效率下降，甚至出現內部短路，電池熱失效或發生爆炸。四十多年來，金屬鋰電極的枝晶抑制一直沒有得到有效解決。張耀輝在這篇論文中，成功地在液態電解液中實現了無枝晶光亮金屬鋰電極的電沉積，解決了這一難題;此外，該文還首次發現液態電解液體系中電沉積的金屬鋰電極實際上具有緊湊型納米棒結構，此結果與之前人們認為無枝晶的金屬鋰應為致密結構的預測不同。該結構的發現有助于正確理解金屬鋰電極的沉積/溶解機理，進而促進金屬鋰枝晶抑制這一研究方向的深入。通訊評議審稿人認為：“該文中呈現的金屬鋰電極的均勻性及光滑程度非常高，該文報道了一個重要的研究成果。”

　　點評：電池的廣泛應用，安全問題將會變得日益嚴重，鋰電池內部短路引起著火爆炸的問題也越來越多，該項研究解決了四十多年來，金屬鋰電極的枝晶抑制的問題。這也為進一步解決鋰電池的安全為題打開了思路，隨著研究的深入，或許會有更多的特性被發現，這將有益于我們更安全的利用鋰電池。提到安全，三維電池你聽說過嗎?

　　10.三維微電池“秒充電”安全

　　如今智能手機電池電量有限，往往只夠一天上班時用。當手機電量低充電時又需要數個小時才能充滿，而長時間充電或通話時，手里使用的鋰電池甚至有爆炸的危險。

　　不過，隨著三維微電池技術研發的不斷突破，上述問題未來都有可能迎刃而解。

　　筆者從南京理工大學獲悉，該校格萊特納米科技研究所夏暉課題組取得了國內在三維納米電極的制備方法上的最新突破，中國超級微電池研發有了自己的技術儲備。

　　據筆者了解，該研究成果論文已發表在Nature系列雜志《NPGAsiaMaterials》(《自然-亞洲材料》)上。

　　課題負責人夏暉副教授告訴筆者，三維微電池是指擁有三維納米結構的新式薄膜微電池。和普通的鋰電池相比，二者在結構上相同，都是由正負極和電解質構成，最大的差異是在于材料。

　　區別于普通的鋰離子電池，微電池是以薄膜形式依次沉積，整個電池的厚度只有10-20微米，能設計成任意形狀和大小集成在IC卡電路中，可快速充電并且能循環充放電達上萬次。

　　因為采用了固態電解質，三維薄膜微電池完全避免了傳統鋰離子電池的爆炸風險。同時將電池使用溫度從現有的50提高到100以上。

　　“和電子元件在技術提升下尺寸越來越小相比，現在使用的電池技術沒有跟上這場賽跑，三維納米微電池將能改變這一切。”

　　在夏暉看來，當前人們在使用電池時仍要在功率和電量間做選擇，像手機采用的電池容量比較大，功率密度低，充放電速度慢，而超級電容器是功率密度大，但容量小，能量密度低，充放電速度快。

　　如何兼具高能量密度和高功率密度一直是電池界要解決的難題。而夏暉課題組則兼顧了上述"兩難"，也就是，在單位面積比能量密度增加的同時，同樣能實現快速充放電。

　　據了解，自20世紀90年代后歐美國家的薄膜微電池研發已取得了階段性成果，如今實現了小規模批量生產，在超級智能卡(如可視銀行卡)、電子標簽、微電子機械系統(MEMS)、植入型醫療裝置、微型傳感器以及微型國防技術裝備上應用前景廣闊。

　　據市場研究公司NanoMarkets發表的研究報告預測，2015年全球微電池市場價值將超過53億美元。

　　另外，筆者注意到，美國伊利諾斯州大學的科學家2013年曾研制出一種超級微電池，該微電池的功率是鋰電池的1000倍，一旦完成民用研發，理論上未來一部信用卡厚度的手機所需充電時間不到1秒鐘。在未來微電池技術革新之下，人們或許不再需要擔心手機沒電了，因為"讀秒充電"將成為現實。

　　點評：“讀秒充電”三維微電池聽起來多像科幻片里講述的故事，然而這就發生在國內，南京理工大學某研究所夏暉課題組取得了國內在三維納米電極的制備方法上的最新突破，這項前沿技術，據說可以避免了傳統鋰離子電池的爆炸風險，若真是一旦完成民用研發，無疑為鋰電池的大規模應用解決了后顧之憂，值得期待，但愿不會讓我們等太久。

　　總結：

　　以上就是小編為大家整理的2014鋰電池十大前沿技術進展，但是掛一漏萬，還有很多前沿技術由于篇幅的原因，不能為大家一一道來。但是這些極具代表性的技術進展希望能帶給大家以啟發，小編將和大家一起關注未來的走向，在明年繼續關注相關領域的進展，看看這些技術能有多少走出實驗室，應用在生活中，2014即將結束，技術進展不會停歇，一起期待更好的鋰電池行業的未來吧!