目前，新能源汽車大多用的是鋰電池、磷酸鐵鋰電池等。一般認為，鋰電池電動汽車在進行800次完全充放電后，電池將衰減到新電池的80%。同時，研究者們發(fā)現(xiàn)，當前鋰電池儲電容量已經快到極限，且其不耐撞、易起火爆炸等缺陷也對人身安全構成了威脅。
眾所周知，鋰離子電池的正極主要以鋰為主，負極為石墨。在鋰離子電池容量將到極限的當下，研究者們正在尋求新的突破，創(chuàng)新性地用比容量高、電化學電壓低的鋰金屬取代石墨。但鋰活性強，甚至比鈉、鎂等金屬都還要高，會與電池內部的電解質相互反應，從而形成不均勻、易破碎的固態(tài)電解質界面（Solid Electrolyte Interface，SEI）。
正常情況下，SEI是鋰離子的優(yōu)良導體，能保護電池，避免發(fā)生不良反應，并讓鋰離子在電極與電解質之間來回游走。對鋰離子電池性能來說，SEI是關鍵。若SEI性能不佳，電池會存在許多問題。
比如，不均勻的SEI會導致鋰金屬沉積，形成樹狀鋰晶枝，進而造成電池容量損失、充放電效率降低或是刺穿絕緣層與短路，最終導致熱失控，電池起火爆炸，而通常鋰晶枝最容易在負極形成。
此外，鋰金屬很容易跟空氣中的水分和氧化物起反應，在表面易形成氫氣或是氫氧化鋰等絕緣體，進一步降低電池的電化學性能，而氫氣也會有燃燒與爆炸的危險。使用時為了降低風險，通常會透過封裝技術，避免電子元件接觸到水、空氣，盡量降低損壞的機率。
據(jù)有關媒體報道，美國史丹佛大學和SLAC國家加速器實驗室已研發(fā)出全新的SEI薄膜，將覆涂全新SEI的負極與其它商用零件相結合，打造出全新的電池。
試驗結果指出，在160次循環(huán)后，仍能保有85%的容量。研究者表示，全新涂層會形成分子網絡，將帶電的鋰離子均勻輸送到電極中，用來防止不必要的化學反應與生成鋰晶枝，進而降低電池失控的風險，這有助于提高鋰電池的穩(wěn)定性。
這并不是第一個關注鋰電池負極的團隊，近期天津大學與清華大學的學者們通過創(chuàng)新的浸涂法研制全新的涂層wax-PEO，打造出具有空氣穩(wěn)定性與防水性的鋰負極。這種wax-PEO層能在維持鋰離子傳導下，有效抑制鋰晶枝生產。
研究結果表明，將涂有wax-PEO的鋰負極放置在相對濕度高達70%的環(huán)境中時，24h后其表面不會損壞也不會腐蝕，其容量能維持在85%左右，接觸水后更不會燃燒或是容量下降。鋰負極放入電池后，500h后仍維持穩(wěn)定。在300次充放電循環(huán)中，每次循環(huán)的容量衰減率只有0.075%。研究人員指出，該技術不僅能造福鋰金屬，還可以應用在其它穩(wěn)定性較低的電極材料上。
目前，中美兩國的科學家在此方面的研究都還屬于最佳化設計階段，尚處于實驗室階段，未來希望能進一步提高電池容量以及使用壽命。還有研究者看好硅負極，因為硅與鋰離子結合后可化身為Li15Si4，一個硅原子約可以附著4個鋰離子，電池能以少量負極材料儲存更多的鋰離子，新型硅電極有望提升20%電池容量。
