得益于银元素，电池的能量密度可达到467瓦时/千克：这对电动汽车意味着什么？

如何在不增加重量的前提下让电池储存更多能量，是开发者们最为关注的问题之一。但如果充电后电量会迅速流失，那么再高的储能数值也毫无意义。香港科技大学的一个团队提出了一种解决方案，利用基于银的添加剂来同时解决这两个问题。

在邵敏华教授的带领下，该团队在袋式电池中实现了467瓦时/公斤的能量密度。而另一款纽扣电池在经过200次充放电循环后，仍保持了90%的初始容量。

银为何能助力无负极电池

这一方案基于一种名为“无初始阳极”的架构。它没有在负极中预先加入活性材料，而是使用铜制电流集流器，在充电过程中将锂沉积在其上。摒弃这种初始材料不仅能减轻重量，还能简化生产流程。

当锂开始沉积时就会出现问题。铜的表面不利于均匀分布，因此可能会形成树突状结构——这类类似针状的物质会损害电池的性能，并可能导致内部短路。电极表面形成的保护层稳定性也至关重要，这种保护层被称为SEI。

为改善这一状况，研究人员在电解液中加入了一种名为AMI的多功能添加剂，其中含有银离子。它的作用不仅仅是向混合物中添加一种成分：在电池组装完成后，它能触发一系列反应，从而改变铜的性质、调控锂的沉积，并增强电极的保护作用。

银元素有助于使锂更均匀地沉积。同时，这种添加剂还能形成一层保护层，其内部富含有机成分，外部则富含无机成分。这样做的目的是让离子能够自由移动，并在多次充放电过程中保持稳定的屏障。

此外，电解质还会发生聚合反应，生成准固态凝胶。这种凝胶有助于维持电极与电解质之间的接触，而这正是这类电池需要重点解决的难题之一。因此，这并非完全由固态电解质构成的电池，而是一种旨在提升界面稳定性的准固态结构。

测试结果说明了什么？还有哪些问题有待解决？

发表在《自然-通讯》上的这项原始研究指出一个重要细节：90%的电量保持率是在0.1 C的慢速充电条件下通过LFP正极电芯测试获得的，因此无法据此推断快速充电性能。而采用NCM811正极、容量约为2 Ah的软包电芯，其能量密度为467 Wh/kg，这一数值是基于电芯的总重量计算的。二者属于不同的电池形态与化学体系。

对于电动汽车而言，每千克更高的能量密度意味着在重量相近的情况下续航里程会更长，或者能在保持相同容量的同时让电池更轻。但这个数值仅针对单个电芯而言：完整的电池组还需要包含结构、连接部件、冷却系统以及控制装置，这些部分的重量同样重要。

这项研究的意义在于试图通过同一工艺解决多个问题。现在需要验证的是，当电芯尺寸和使用要求提高时，这一优势是否依然存在，以及将其投入生产需要多少成本。银在实验室中展现了不错的效果；接下来的测试将是看其在实际环境中的表现如何。

来源 | Nature