用銦塗覆的新型鋰電極可以成為更強大,更持久的可充電電池的基礎。塗層阻礙了電極和電解質之間不希望的副反應,在充電時提供了更均勻的鋰沉積,並且通過美國科學家Angewandte Chemie的報導,通過鋰和銦之間的合金化反應增加了鋰陽極的儲存。它們的成功源於鋰離子沿界面層的良好擴散。

現代鋰離子電池通常具有在電池充電時存儲鋰的石墨陽極。一個有趣的替代方案是由金屬陽極的電池,如鋰金屬,這承諾顯著更高的存儲容量。然而,阻止其成功實施的重大障礙是在充電過程中金屬的沉積不均勻,這導致枝晶的形成。在更長時間使用電池後,這些樹突可能變得如此廣泛,從而使電池短路。此外,在反應性金屬電極和電解質之間存在不期望的副反應,這顯著降低了電池的使用壽命。形成穩定的鈍化層,防止進一步接觸將成為理想的解決方案;然而,由於充電和放電時電極的不斷膨脹和收縮是不可能的。這破壞了該層並將金屬暴露於電解質以獲得更多的反應。其他方法包括人造膜或物理屏障。

研究人員在Rensselaer理工學院(美國特洛伊)Ravishankar Sundararaman和康奈爾大學(Ithaca,USA)的Lynden A. Archer現在已經介紹了一種新的替代方法。通過使用簡單的無電離子離子交換化學,他們在鋰上生產銦塗層。簡單地浸入特殊的銦鹽溶液就是需要的。一些銦作為金屬沉積在鋰電極的表面上,並且電解質中的鋰離子濃度同時增加。

如果在電解質中加入少量的銦鹽,則在使用電極時,銦層是均勻的並且自癒合。它在充電/放電循環期間保持完整,其化學成分保持不變,並且防止副反應。樹枝狀樹脂也被消除,使表面光滑緊湊。

通過使用計算機建模,研究人員能夠顯示為什麼他們的方法是如此成功:鋰離子非常鬆散地綁定到銦塗層。它們與銦形成合金,這允許它們在它們交叉之前在表面上非常快地移動並沉積在下面的鋰電極上。在具有商業陰極的完整電池中,這些新的銦 - 鋰複合電極在超過250個循環中是穩定的,保留其容量的大約90%。