Carnegie Mellon University的Mellon科学学院和工程学院的研究人员开发了一个半锂金属基阳极，代表了电池设计中的一种新的范例。使用这种新电极类型制造的锂电池可以具有更高的容量，并且比使用锂箔作为阳极的典型锂金属电池更安全。
跨学科研究小组发表了他们的研究结果在当前问题焦耳。
锂基电池是现代电子产品中最常见的可充电电池之一，由于它们存储大量能量的能力。传统上，这些电池由可燃液体电解质和两个电极，阳极和阴极制成，其被膜分离。在重复收取电池和放电后，称为树突锂的股线可以在电极的表面上生长。树突可以穿过与两个电极分开的膜。这允许阳极和阴极之间的接触，这可能导致电池短路，并且在最坏的情况下，引发火灾。
“结合金属锂阳极为锂离子电池具有理论潜力，创造一个电池比使用石墨阳极的电池更容量，”克日什托夫·马蒂亚谢夫斯基，自然科学J.C.华纳大学教授化学卡内基梅隆大学的部门。“但是，我们所需要的最重要的事情是确保我们创造的电池是安全的。”
一个建议的解决方案，以在当前的电池使用的挥发性液体电解质是固体电解质的陶瓷来取代它们。这些电解质是高导电性的，不可燃和足够强大的抗树突。然而，研究人员已发现，陶瓷电解质和固体锂阳极之间的接触不充分，用于存储和供应所需要的大多数电子功率的量。
Sipei Li, a doctoral student in Carnegie Mellon’s Department of Chemistry, and Han Wang, a doctoral student in Carnegie Mellon’s Department of Materials Science and Engineering, were able to surmount this shortcoming by creating a new class of material that can be used as a semiliquid metal anode.
Working with the Mellon College of Science’s Matyjaszewski, a leader in polymer chemistry and materials science, and Jay Whitacre, Trustee Professor in Energy in the College of Engineering and director of the Wilton E. Scott Institute for Energy Innovation at Carnegie Mellon, who is renowned for his work in developing new technologies for energy storage and generation, Li and Wang created a dual-conductive polymer/carbon composite matrix that has lithium microparticles evenly distributed throughout. The matrix remains flowable at room temperatures, which allows it to create a sufficient level of contact with the solid electrolyte. By combining the semiliquid metal anode with a garnet-based solid ceramic electrolyte, they were able to cycle the cell at 10 times higher current density than cells with a solid electrolyte and a traditional lithium foil anode. This cell also had a much longer cycle-life than traditional cells.
“该新加工路线导致锂金属基电池阳极，与普通锂金属相比，可流动，具有非常吸引力的安全性和性能。实现这样的新材料可能导致基于锂的可充电电池的步骤变化，我们正在努力了解这是一系列电池架构的工作，“惠特烈说。
研究人员认为，他们的方法可能会产生深远的影响。例如，它可用于为电动汽车和专用电池制造高容量电池，用于需要柔性电池的可穿戴设备。他们还认为，它们的方法可以将锂延伸到其他可充电电池系统，包括金属电池和钾金属电池，并且可能能够用于网格级储能。
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