9.金属锂枝晶抑制研究获新进展

　　12月4日，哈尔滨工业大学理学院物理系青年教师张耀辉副教授以第一作者身份在国际著名学术期刊《纳米快报》，2013年度影响因子为12.94，5年影响因子为14.45)在线发表了题为《具有自取向纳米结构的无枝晶金属锂的电沉积》的科研论文，哈尔滨工业大学物理系为第二署名单位。

　　金属锂具有极高的理论比容量（3860mAh/g）、最负的还原电位（-3.04V，相对于氢标电位）和极小的密度（0.59g/cm3），长期以来一直被视为一种极具竞争力的高容量二次电池负极材料。近来，随着全球化石类能源的日渐短缺，开发以金属锂为负极的高容量二次电池重新成为国际研究的前沿热点问题。然而，在电池充电过程中极易形成金属锂枝晶，造成电极循环的库仑效率下降，甚至出现内部短路，电池热失效或发生爆炸。四十多年来，金属锂电极的枝晶抑制一直没有得到有效解决。张耀辉在这篇论文中，成功地在液态电解液中实现了无枝晶光亮金属锂电极的电沉积，解决了这一难题；此外，该文还首次发现液态电解液体系中电沉积的金属锂电极实际上具有紧凑型纳米棒结构，此结果与之前人们认为无枝晶的金属锂应为致密结构的预测不同。该结构的发现有助于正确理解金属锂电极的沉积/溶解机理，进而促进金属锂枝晶抑制这一研究方向的深入。通讯评议审稿人认为：“该文中呈现的金属锂电极的均匀性及光滑程度非常高，该文报道了一个重要的研究成果。”

　　点评：电池的广泛应用，安全问题将会变得日益严重，锂电池内部短路引起着火爆炸的问题也越来越多，该项研究解决了四十多年来，金属锂电极的枝晶抑制的问题。这也为进一步解决锂电池的安全为题打开了思路，随着研究的深入，或许会有更多的特性被发现，这将有益于我们更安全的利用锂电池。提到安全，三维电池你听说过吗？

　　10.三维微电池“秒充电”安全

　　如今智能手机电池电量有限，往往只够一天上班时用。当手机电量低充电时又需要数个小时才能充满，而长时间充电或通话时，手里使用的锂电池甚至有爆炸的危险。

　　不过，随着三维微电池技术研发的不断突破，上述问题未来都有可能迎刃而解。

　　笔者从南京理工大学获悉，该校格莱特纳米科技研究所夏晖课题组取得了国内在三维纳米电极的制备方法上的最新突破，中国超级微电池研发有了自己的技术储备。

　　据笔者了解，该研究成果论文已发表在Nature系列杂志《NPGAsiaMaterials》（《自然-亚洲材料》）上。

　　课题负责人夏晖副教授告诉笔者，三维微电池是指拥有三维纳米结构的新式薄膜微电池。和普通的锂电池相比，二者在结构上相同，都是由正负极和电解质构成，最大的差异是在于材料。

　　区别于普通的锂离子电池，微电池是以薄膜形式依次沉积，整个电池的厚度只有10-20微米，能设计成任意形状和大小集成在IC卡电路中，可快速充电并且能循环充放电达上万次。

　　因为采用了固态电解质，三维薄膜微电池完全避免了传统锂离子电池的爆炸风险。同时将电池使用温度从现有的50提高到100以上。

　　“和电子元件在技术提升下尺寸越来越小相比，现在使用的电池技术没有跟上这场赛跑，三维纳米微电池将能改变这一切。”

　　在夏晖看来，当前人们在使用电池时仍要在功率和电量间做选择，像手机采用的电池容量比较大，功率密度低，充放电速度慢，而超级电容器是功率密度大，但容量小，能量密度低，充放电速度快。

　　如何兼具高能量密度和高功率密度一直是电池界要解决的难题。而夏晖课题组则兼顾了上述"两难"，也就是，在单位面积比能量密度增加的同时，同样能实现快速充放电。

　　据了解，自20世纪90年代后欧美国家的薄膜微电池研发已取得了阶段性成果，如今实现了小规模批量生产，在超级智能卡（如可视银行卡）、电子标签、微电子机械系统（MEMS）、植入型医疗装置、微型传感器以及微型国防技术装备上应用前景广阔。

　　据市场研究公司NanoMarkets发表的研究报告预测，2015年全球微电池市场价值将超过53亿美元。

　　另外，笔者注意到，美国伊利诺斯州大学的科学家2013年曾研制出一种超级微电池，该微电池的功率是锂电池的1000倍，一旦完成民用研发，理论上未来一部信用卡厚度的手机所需充电时间不到1秒钟。在未来微电池技术革新之下，人们或许不再需要担心手机没电了，因为"读秒充电"将成为现实。

　　点评：“读秒充电”三维微电池听起来多像科幻片里讲述的故事，然而这就发生在国内，南京理工大学某研究所夏晖课题组取得了国内在三维纳米电极的制备方法上的最新突破，这项前沿技术，据说可以避免了传统锂离子电池的爆炸风险，若真是一旦完成民用研发，无疑为锂电池的大规模应用解决了后顾之忧，值得期待，但愿不会让我们等太久。

　　总结：以上就是小编为大家整理的2014锂电池十大前沿技术进展，但是挂一漏万，还有很多前沿技术由于篇幅的原因，不能为大家一一道来。但是这些极具代表性的技术进展希望能带给大家以启发，小编将和大家一起关注未来的走向，在明年继续关注相关领域的进展，看看这些技术能有多少走出实验室，应用在生活中，2014即将结束，技术进展不会停歇，一起期待更好的锂电池行业的未来吧！