在电池的锂金属阳极上，短促的电流会使带刺的生长物变得扁平。研究人员表示，这种能引起电池燃烧的自我修复树突方法可以用来制造更强大的电池。
研究人员在20世纪70年代开始尝试采用锂金属作为阳极，其目的在于提高可充电电池的能量密度。而且其优点在于锂离子电池中的薄层锂电极可存储大量携带能量的原子，这远大于原始多孔材料制成的电极，例如石墨等多孔材料。然而，他们很快发现锂阳极有一个致命的缺点就是其会导致自燃。
当锂离子电池充电时，锂离子从阴极流向阳极;而在放电期间，离子会以相反的方式流动。在锂金属阳极上，锂离子离开并不均匀地返回到表面。这意味着经过多次充电循环后，被称为树突的刺状突起开始在电极表面生长。随着这些锂枝晶的生长，它们可以刺穿电池中间的膜分离器，触摸阴极并使电池短路。而这极大地可能会引发燃烧。
科学家通过在阳极上涂上部分可以阻挡、重定向或其本身的材料来控制枝晶的生长。而今，美国伦斯勒理工学院的Nikhil Koratkar及其同事近期开发出了一种新方法，即可以在这些枝晶引发问题之前将这些尖的锂枝晶变平。
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研究人员用锂箔阳极和阴极对锂电池进行了50次循环充放电，其中，电流密度范围为0.75mA / cm2至15mA / cm2。然后他们从每个电池中取出阳极并使用扫描电子显微镜观察其表面结构。正如预期的那样，在较低的电流密度下，电极上形成了树枝状晶体，这反映了其较低的充放电速率。随着电流密度的增加，颗粒变得越来越大。
Koratkar说：“尽管我们看到锂枝晶形貌变得越来越糟糕，但是我们依然进行了更高的充电/放电率测试，其中，在一个特定的位置，我们发现了一个新的树枝状晶体生长体系，其形貌开始有了好转。当电流密度大于9mA / cm2时，树枝状晶体开始合并，电极表面变平滑。”
传热模拟显示，电流密度约为15mA / cm2时，树枝状晶体周围的温度约增加到40-60℃。这种升高的温度足以让锂原子在树枝状的尖端扩散到电极表面，但这个温度下电池中的其他组件可以正常使用。
印度理工学院孟买分校的Amartya Mukhopadhyay表示，用高电流阵列管理树突是违反了高电流密度增加枝晶形成的观点。由于无法防止枝晶的形成，因此用周期性的脉冲电流将其扁平化是一种很好的管理方式，因为这样不会让它们生长太长，并且不需要在单元内部添加额外的材料。他还说，尽管研究人员测试这种方法是用锂硫电池进行测试的，但原则上它可以与任何使用锂金属阳极的电池化学物质一起使用。
原文来自chemistryworld
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