鋰離子在工作發(fā)生電解的時(shí)候，電解液所含的物質(zhì)主要是酯類溶劑，它的反應(yīng)活性比較高，很容易被分解，所以用在鋰電池中穩(wěn)定性較差；但是另外一種物質(zhì)醚類溶劑，它的穩(wěn)定性相對(duì)較好，同時(shí)還能抑制金屬鋰枝晶的生長。所以我們可以看出鋰電池中的酯類溶劑在反應(yīng)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生更多的副作用，使得電池的循環(huán)次數(shù)大大降低，壽命也會(huì)因此也減少。

 

我們知道金屬鋰的性能非常的活潑，還原性也較強(qiáng)，它在沉積的過程中存在的一種致密度就顯得非常重要，這種物質(zhì)可以很好的減少金屬鋰與電解液的一些接觸面積，同時(shí)也能夠避開一些副作用的發(fā)生，從而促進(jìn)循環(huán)壽命的增長。

 

另外，如果要使得金屬鋰電池有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，以及循環(huán)壽命得到更好的增長，還可以改善電解液內(nèi)物質(zhì)的構(gòu)成比例，穩(wěn)定性能較強(qiáng)的物質(zhì)比例可以有所上浮，從而改善電池的密度等性能。     為了運(yùn)輸鋰離子，界面不僅要具有高度的電子絕緣性，而且還要具有離子導(dǎo)電性，這是至關(guān)重要的。此外，該接口必須超薄，以避免降低電池的能量密度。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，該團(tuán)隊(duì)與布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室（Brookhaven National Lab）和紐約城市大學(xué)（City University of New York）同事合作。沉積了5～ 10nm的氮化硼（BN）納米膜作為保護(hù)層，隔離金屬鋰與離子導(dǎo)體（固態(tài)電解質(zhì)）之間的電接觸，并加入少量聚合物或液體電解質(zhì)滲入電極／電解質(zhì)界面。選擇BN作為保護(hù)層，因?yàn)樗诨瘜W(xué)和機(jī)械上與金屬鋰穩(wěn)定，提供了高度的電子絕緣。設(shè)計(jì)氮化硼層具有內(nèi)在缺陷，鋰離子可以通過它，使它成為一個(gè)優(yōu)秀的分離器。

 

顯示接觸到鋰金屬的磷酸鋁鈦鋰（LATP）顆粒會(huì)立即被還原，鋰與固體電解質(zhì)之間嚴(yán)重的副反應(yīng)會(huì)使電池在幾個(gè)周期內(nèi)發(fā)生故障。右邊顯示的是一種人造氮化硼薄膜，它在化學(xué)和機(jī)械上都能抵抗鋰。它通過電子方式將LATP與鋰隔離，但當(dāng)被聚乙烯氧化物（PEO）滲透時(shí)，仍能提供穩(wěn)定的離子通道，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)。

    此外，化學(xué)氣相沉積法制備氮化硼容易形成大尺度（～dm級(jí)）、原子薄尺度（～nm級(jí)）和連續(xù)薄膜。雖然早期研究使用厚度僅為200微米的聚合物保護(hù)層，但新研究厚度僅為5～10納米的BN保護(hù)膜在這種保護(hù)層極限下仍然很薄，而不會(huì)降低電池的能量密度。這是一種完美的材料，可以作為一種屏障，防止金屬鋰侵入固態(tài)電解質(zhì)。就像防彈背心一樣，開發(fā)了一種針對(duì)不穩(wěn)定固體電解質(zhì)的鋰金屬防彈背心，通過這項(xiàng)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了長循環(huán)壽命的鋰金屬電池。研究人員目前正在將新方法擴(kuò)展到不穩(wěn)定固體電解質(zhì)的廣泛范圍，并進(jìn)一步優(yōu)化界面，希望制造出高性能、長循環(huán)壽命的固態(tài)電池。