液晶作为锂离子电池中的电解质是否可以制造稳定的锂金属电池？

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卡内基梅隆大学的一项有趣研究。科学家们提议在锂离子电池中使用液晶来提高其能量密度、稳定性和充电容量。这项工作尚未取得进展，因此我们将至少等待五年才能完成——如果可能的话。

液晶已经彻底改变了显示器，现在它们可以帮助电池

简而言之：锂离子电池制造商目前正在寻求增加电池的能量密度，同时保持或改善电池性能，例如，提高充电功率下的稳定性。这个想法是让电池更轻、更安全、充电更快。有点像快-便宜-好三角形。

显着提高电池比能量（提高 1,5-3 倍）的方法之一是使用由锂金属（Li-metal）制成的阳极。... 不是像以前那样的碳或硅，而是锂，这是一种直接影响电池容量的元素。问题在于，这种排列会迅速形成锂枝晶，即随着时间的推移连接两个电极的金属突起，从而损坏它们。

目前正在进行的工作是将阳极封装在各种材料中，以形成允许锂离子流动但不允许固体结构生长的外壳。该问题的一个潜在解决方案是使用固体电解质——树突无法穿透的壁。

卡内基梅隆大学的科学家采取了不同的方法： 他们想要使用经过验证的液体电解质，但基于液晶. 液晶是介于液体和晶体之间的结构，即具有有序结构的固体。液晶是液体，但它们的分子是高度有序的（来源）。

在分子水平上，液晶电解质的结构只是一种晶体结构，从而阻止了枝晶的生长。但是，我们仍在处理液体，即允许离子在电极之间流动的相。枝晶生长受阻，负载必须流动。

研究中并没有提到这一点，但液晶还有一个重要的特性：一旦给它们施加电压，它们就可以按一定的顺序排列（就像你看到的，比如看这些字和黑色之间的边界）字母和浅色背景）。因此，当电池开始充电时，液晶分子可能会以不同的角度定位并从电极上“刮掉”树枝状沉积物。

在视觉上，这将类似于关闭襟翼，例如，在通风孔中。

这种情况的不利之处在于 卡内基梅隆大学刚刚开始研究新型电解质... 众所周知，它们的稳定性低于传统液体电解质。细胞退化发生得更快，这不是我们感兴趣的方向。但是，随着时间的推移，问题可能会得到解决。此外，我们预计固态化合物的出现不会早于 XNUMX 世纪下半叶：

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介绍照片：在微型锂离子电池的电极上形成锂枝晶。顶部的大黑图是第二个电极。最初的锂原子“气泡”会在某个时刻冒出来，形成一个“晶须”，这是新出现的枝晶的基础 (c) PNNL Unplugged / YouTube：

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