表面聲波器件十分小巧。

圖片來源：加州大學(xué)圣迭戈分校網(wǎng)站

美國加州大學(xué)圣迭戈分校一研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種超聲波裝置，可有效改善鋰金屬電池的性能。研究人員十八日在《先進(jìn)材料》雜志上介紹了相關(guān)研究成果，并稱該裝置可應(yīng)用于任何電池，而無須考慮其內(nèi)部的化學(xué)成分。

鋰金屬電池因其高能量密度和功率密度而被認(rèn)為是下一代技術(shù)。與當(dāng)前被廣泛使用的鋰離子電池相比，相同重量下，鋰金屬電池容量可達(dá)鋰離子電池的兩倍。但目前這種電池卻沒能被廣泛商用，其重要原因是電池壽命太短，在充電過程中，電解質(zhì)中的鋰消耗嚴(yán)重，沉積時(shí)會形成孔隙和枝晶，使得電池性能下降，甚至出現(xiàn)短路，導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等事故。長期以來，科學(xué)家們一直在尋找使鋰金屬電池更安全、實(shí)用的方法。

此次，研究人員通過一個(gè)小型的100MHz表面聲波器件有效地解決了上述問題。表面聲波器件是現(xiàn)在智能手機(jī)中常用的一種組件，可以產(chǎn)生極高的聲波，在手機(jī)中重要用于過濾無線信號。研究人員將這種器件改用于鋰金屬電池，其發(fā)射的超聲波會在電池充電過程中使電解液循環(huán)流動(dòng)，不僅會降低鋰的消耗量，還使鋰在沉積時(shí)不會形成枝晶，改善電池性能的同時(shí)也提升了其安全性。研究表明，配備該器件的鋰金屬電池可以充放電250次，10分鐘即可完成一次充電。

研究人員稱，他們的研究證實(shí)了通過表面聲波驅(qū)動(dòng)電解液流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池快速充電的可行性，這種方法與電池內(nèi)部的化學(xué)成分無關(guān)，因此理論上可適用于任何電池。

其實(shí)在理論上，鋰金屬電池的儲電量可相當(dāng)于鋰離子電池的10倍。但就像文中所說，它有一個(gè)致命缺陷，簡言之，在鋰金屬電池充放電時(shí)，鋰會不均勻地聚集在電極上，而這種積聚會大大縮短電池壽命，嚴(yán)重時(shí)則電池短路或發(fā)生起火事故。這個(gè)瓶頸導(dǎo)致鋰金屬電池一直未被商業(yè)化，研發(fā)人員也想出多種辦法試圖解決。如今超聲波的驅(qū)動(dòng)證實(shí)可行，無疑等于在鋰金屬電池的應(yīng)用之路上點(diǎn)起了一盞新燈，也讓進(jìn)一步大幅改觀電力存儲的經(jīng)濟(jì)效益成為可能。