卡内基梅隆大学机械工程系的丽莎·库利克 研究人员离使用液晶开发更持久、更安全的电池又近了一步
信用:Pixabay 树突是锂离子电池充电和放电循环的破坏性副产品
这些微小的沉积物在电池的阳极和阴极之间形成，并随着时间的推移而积累
不可避免地，它们会缩短电池寿命
更大的问题是它们有导致电池起火的风险
为了寻求更安全、更持久的电池——尤其是用于电动汽车、卡车和飞机——研究人员继续探索抑制树突形成的方法
卡内基梅隆大学的研究人员发现，在电池中，液晶可以与锂金属阳极一起用作电解质，以抑制枝晶生长
液晶代表了一种新的材料，它具有不同于传统液体和固体的特性
枝晶抑制是由于液晶分子以有序排列的趋势而发生的
在发表在《美国国家科学院院刊》上的研究结果中，研究小组提出了多种选择液晶作为电池电解质的设计标准，以使锂金属电池运行良好
卡内基梅隆大学机械工程副教授文卡特·维斯瓦纳坦说:“这套全面的分子级设计规则将为实用锂金属电池的新型电解质的实现铺平道路。”
“提高能量密度的电池对于实现交通运输的大规模电气化至关重要
锂金属阳极为提高电池的能量密度提供了一种很有前途的方法，但是枝晶的形成困扰着锂金属阳极的安全性和循环寿命，”该论文的主要作者塞山·艾哈迈德说
这一发现建立在研究小组先前使用固体电解质抑制树突的工作基础上
尽管固体电解质提供了优异的枝晶抑制，但是它们具有较慢的锂离子传导性，并且不能容易地集成到当前的锂离子电池中
另一方面，液体具有更快的导电性，但不能抑制枝晶
液晶材料介于两者之间，因为它们像固体一样具有一定的取向顺序，但没有位置顺序
它们很容易集成到目前的锂离子电池中，更安全，并提供自发枝晶抑制
液晶确实有一个缺点:它们的稳定性目前不如目前的液体电解质
这一研究领域的下一步是进一步研究液晶材料，使它们能够满足未来电池的所有设计标准
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