康奈爾大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授LyndenArcher認(rèn)為，需要進(jìn)行電池技術(shù)“革命”-并認(rèn)為他的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開啟了第一槍之一。

“我們現(xiàn)在擁有的（鋰離子電池技術(shù)）實(shí)際上處于其能力的極限，”阿徹說。“鋰離子電池已經(jīng)成為推動(dòng)新電子技術(shù)發(fā)展的主力，其理論存儲(chǔ)容量的90％以上都在運(yùn)行，小規(guī)模的工程調(diào)整可能導(dǎo)致更好的電池和更多的存儲(chǔ)空間，但這不是一個(gè)長期的解決方案“。

“你需要一種激進(jìn)的思維變化，”他說，“這意味著你一開始就要開始。”

Snehashis“Sne”Choudhury博士'18提出了Archer提出的使用能量密度高的金屬鋰陽極的可充電電池的一個(gè)基本問題的“優(yōu)雅”解決方案：由于枝晶（從陽極生長的鋰的尖刺）引起的有時(shí)是災(zāi)難性的不穩(wěn)定性，離子在充電和放電循環(huán)期間來回穿過電解質(zhì)。

如果枝晶突破分離器并到達(dá)陰極，則會(huì)發(fā)生短路和火災(zāi)。已經(jīng)顯示固體電解質(zhì)機(jī)械地抑制枝晶生長，但是以快速離子遷移為代價(jià)。Choudhury的解決方案：通過電解質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)來限制枝晶的生長，這可以通過化學(xué)方法進(jìn)行控制。

使用阿奇集團(tuán)于2015年推出的反應(yīng)程序，他們采用“交聯(lián)毛發(fā)納米粒子”-一種二氧化硅納米粒子和官能化聚合物（聚環(huán)氧丙烷）的接枝物-以創(chuàng)造多孔電解質(zhì)，有效延長離子必需的路線從陽極移動(dòng)到陰極并返回，極大地延長了陽極的壽命。

他們的論文“限制結(jié)構(gòu)電解質(zhì)中金屬的電沉積”發(fā)表在ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences。Choudhury和DylanVu是化學(xué)工程專業(yè)的新生，他們是合作的第一作者。

前往斯坦福大學(xué)從事博士后研究工作的Choudhury也設(shè)計(jì)了一種直接觀察其實(shí)驗(yàn)電池內(nèi)部運(yùn)行的方法。該小組通過Choudhury的設(shè)備確認(rèn)了關(guān)于枝晶生長的理論預(yù)測(cè)。

“我想這是我想要做的事情，我猜想，三位博士生的一生，”自2000年以來一直在康奈爾大學(xué)工作的阿切爾笑著說。“Sne能夠做的是設(shè)計(jì)一個(gè)單元，使我們能夠非常優(yōu)雅地觀察鋰金屬界面發(fā)生的情況，讓我們現(xiàn)在有能力超越理論預(yù)測(cè)。”

阿切爾說，這項(xiàng)工作的另一個(gè)新穎之處是“推翻了電池科學(xué)中的經(jīng)典之作”。人們一直認(rèn)為，為了抑制枝晶生長，電池內(nèi)部的隔膜必須比它試圖抑制的金屬更強(qiáng)，但Choudhury的多孔聚合物隔膜-平均孔徑低于500納米-顯示出停滯增長。