锂离子电池充电时有单质锂生成吗（锂金属电池通过将离子储存在一个空心的芯中来实现快速充电）

韩国国家科学技术研究委员会（National Research Council of Science & Technology）的科学家们展示了一种很有前景的新电池架构，它可能会大幅提高电池容量，并且缩短充电时间。这一突破源于一种高密度锂金属电池的新设计，这种电池可以小心地控制有问题的离子生长，使其在数百次循环中保持功能。

今天使用的锂电池的阳极是由石墨制成的，但如果科学家能够使用纯锂金属，这将标志着能源存储技术的巨大飞跃。这是因为金属锂的理论容量约为3860毫安时/克，比石墨的372毫安时/克高10倍左右。举例来说，这可以让电动汽车每次充电走得更远，或者让智能手机运行一周。

但是这些电池通过不同的化学反应产生能量，这就带来了另一组需要解决的问题。锂金属电池在循环过程中，锂离子在阳极表面不均匀地生长成触手状的结构，称为枝晶。突起会导致阳极膨胀和电池短路或着火。大量的研究集中在解决这个问题上。

这项新研究的作者用多孔碳结构来解决这个问题，该结构具有一个空心的核心，作为阳极。这些被称为锂可限制的核壳宿主，被认为是该领域令人兴奋的前景，通过在循环过程中将锂储存在一个空心核中，能够防止枝晶生长和体积膨胀。然而，它们确实在另一方面受到较差的电化学性能的影响，在操作过程中，仍会在结构表面形成不良的锂生长，这被称为顶部电镀。

该团队已经为这些结构开发了一种新的设计，在空心核心中加入了少量的金纳米颗粒。这些颗粒对锂离子具有亲和力，因此能够控制它们生长的方向，诱导它们进入内核，同时在壳层中形成纳米级的孔隙，进一步促进锂离子向空心中心的迁移。

这有助于防止枝晶生长和顶部镀层，由此产生的电池设计在团队的模拟实验中显示出巨大的潜力。在大电流充电条件下，锂离子沉积在该结构内，在高电流密度下，500次以上的充电循环中，其容量保持了82.5%。研究小组认为，这种长寿命和高电流密度的容忍度意味着一种高容量电池，不仅可以走得更远，而且充电速度也很快。

研究小组组长金炳建（音译）博士表示：“锂金属电池虽然具有高容量的优点，但由于稳定性和安全性等问题，要实现商业化还需要克服很多障碍。我们的研究非常宝贵，因为我们开发了一种大规模生产锂金属蓄电池的技术，具有高库仑效率，可用于快速充电的锂金属电池。”

目前，该团队正在努力将这种电池技术商业化，但首先需要开发一种兼容的电解质溶液，以便在使用过程中运输离子。

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