超越锂离子电池：科学家正在开发能量密度翻倍的锂金属电池
随着全球对清洁能源和可持续交通方式的需求日益增加，电动汽车（EV）行业正迅速发展。在这个过程中，电动汽车的核心组成部分——电池技术的进步显得尤为重要。目前，电动汽车普遍使用的锂离子电池虽然已经相对成熟，但在能量密度、充电速度以及循环寿命等方面仍存在限制。全球的研究团队正致力于开发有潜力的锂金属电池。
锂金属电池因其高能量密度而受到关注，理论上其存储能力是现有锂离子电池的两倍。然而，这种电池在实际应用中面临着重大技术挑战，尤其是在提高充电速度和延长电池寿命方面。为了解决这些问题，美国化学家们投入了大量研究，致力于改进锂金属电池的性能。
美国能源部布鲁克海文国家实验室的化学家们如何致力于改进电动汽车电池的性能。他们的研究重点是锂金属电池，这种电池的能量密度是传统锂离子电池的两倍，但面临许多挑战，尤其是在充电速度和循环寿命之间的平衡问题上。
研究团队在电解质中添加了一种名为硝酸铯的化合物，通过这种方式，他们显著提高了锂金属电池的充电速率，同时保持了较长的循环寿命。这项研究发表在《自然通讯》杂志上，其目标是电池阳极和阴极上形成的保护层，这一层是制造可与锂离子电池一样充电和放电次数的锂金属电池的关键。
此外，研究团队还发现，硝酸铯添加剂改变了电池的化学成分，挑战了关于有效界面组成部分的传统观念。这些发现有望为能源部专注于锂金属电池的主要工作做出贡献。
这项研究是Battery500联盟的一部分，该联盟由多个国家实验室和大学组成，目标是制造能量密度为每公斤500瓦时的电池，这是当今最先进电池能量密度的两倍多。为实现这一目标，科学家们需要转向锂金属电池。
在研究过程中，科学家们利用了NSLS-II这世界上最先进的X射线光源之一，产生的光束比太阳亮 100 亿倍，NSLS-II 确实是进行电池研究的绝佳设施。通过利用这些光源，科学家们能够更好地了解硝酸铯添加剂如何影响电解质成分和电池性能。
锂金属电池已经取得了长足的进步，但仍有很长的路要走。
这项研究为锂金属电池的相间工程创造了新的机会，有望加速锂金属电池的开发。
