液晶作為鋰離子電池中的電解質是否可以製造穩定的鋰金屬電池？

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卡內基梅隆大學的一項有趣研究。科學家們提議在鋰離子電池中使用液晶來提高其能量密度、穩定性和充電容量。這項工作尚未取得進展，因此我們將至少等待五年才能完成——如果可能的話。

液晶徹底改變了顯示器，現在它們可以幫助電池

簡而言之：鋰離子電池製造商現在正在尋求提高電池的能量密度，同時保持或提高其性能，包括例如提高更高充電功率下的穩定性。這個想法是讓電池變得更輕、更安全、充電更快。有點像快-便宜-好三角形。

顯著提高電池比能量（1,5-3倍）的方法之一是使用鋰金屬陽極（Li-metal）。。不是像以前那樣來自碳或矽，而是來自鋰，鋰是直接決定電池容量的元素。問題在於，這種排列會迅速形成鋰枝晶，也就是最終連接兩個電極的金屬突出物，從而損壞它們。

目前正在進行的工作是將陽極封裝在各種材料中，以形成允許鋰離子流動但不允許固體結構生長的外殼。該問題的一個潛在解決方案是使用固體電解質——一種枝晶無法穿透的壁。

卡內基美隆大學的科學家採取了不同的方法： 他們希望繼續使用經過驗證的液體電解質，但基於液晶. 液晶是介於液體和晶體之間的結構，即具有有序結構的固體。液晶是液體，但它們的分子是高度有序的（來源）。

在分子層面上，液晶電解質的結構只是晶體結構，因此阻礙了枝晶的生長。然而，我們仍在處理液體，即允許離子在電極之間流動的相。枝晶生長受阻，負載必須流動。

研究沒有提到這一點，但液晶還有另一個重要特徵：在向它們施加電壓後，它們可以按照特定的順序排列（正如你所看到的，例如，透過查看這些單字以及它們之間的邊界）黑色字母和淺色背景）。因此，當電池開始充電時，液晶分子可能會以不同的角度定位，並從電極上「刮掉」樹枝狀沉積物。

從視覺上看，這類似於關閉襟翼，例如關閉通風孔。

這種情況的缺點是 卡內基美隆大學剛開始研究新型電解質。。眾所周知，它們的穩定性低於傳統液體電解質。細胞降解發生得更快，這不是我們感興趣的方向。不過，隨著時間的推移，這個問題可能會得到解決。此外，我們預期固態化合物在本世紀下半葉之前不會出現：

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介紹照片：在微型鋰離子電池的電極上形成鋰枝晶。頂部的大黑圖是第二個電極。最初的鋰原子“氣泡”會在某個時刻冒出來，形成一個“晶須”，這是新出現的枝晶的基礎 (c) PNNL Unplugged / YouTube：

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