研究证明，通过用石墨代替高密度纯金属锂，科学家们可能能够显著提高电池技术的性能，但仍有一些障碍需要克服。德国耶拿弗里德里希·席勒大学（Friedrich Schiller University）的科学家们现在已经证明，微调的碳膜可以防止这些类型的电池失效，并使它们能够在数百次循环中安全充电。
文首的配图就是，带碳纳米膜隔板的原型锂金属电池正在接受测试的场景。
阻碍锂金属电池发展的主要问题是针状结构的形成，这种针状结构被称为枝晶。锂金属电池的储能能力是当今锂离子电池的10倍。在充电过程中，当锂离子在电池的两个电极之间移动时，锂原子会在称为阳极的负极上积聚。这种积累会导致形成枝晶，刺穿电极之间的隔膜，导致电池短路和故障。所以，如果科学家们能找到一种方法来防止枝晶的形成，它就可能使锂金属电池能够走得更远。
事实上，我们已经看到了各种创造性的潜在解决方案。这些技术包括超薄锂、纳米管薄膜和自组装保护层的使用。而这项新研究的作者，试图通过使用一种具有微调孔的新型碳膜来对抗枝晶，这种多孔碳膜可以以正确的方式影响离子传输。
研究人员解释说：“这就是为什么我们在分离器上应用了一种非常薄的、由碳制成的二维膜，孔的直径不到一纳米。这些微小的开口比临界核的大小还要小，从而阻止了导致枝晶形成的成核。锂没有形成针刺状结构，而是以光滑的薄膜形式沉积在阳极上。
该团队测试了这种电池设计与另一种没有保护膜的电池设计，发现它的寿命延长了一倍，并且在数百次充电循环中没有出现枝晶生长的迹象。 科学家们认为这是朝着下一代锂电池迈出的有希望的一步，并已申请专利，现在将研究如何将这种膜纳入制造过程。
研究人员表示：“与电池的其他组件相比，隔膜受到的关注最少。 隔膜上的纳米厚度的二维膜能在多大程度上改变电池的寿命是很值得研究和关注的课题。”
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