中國粉體網訊 據外媒報道，美國萊斯大學（Rice University）解決了電池樹突（dendrite）難題，該研究難題長期困擾著電池研究人員，該大學研發的鋰金屬電池的電容量是商用鋰離子電池的三倍。
萊斯大學的設計團隊將鋰保存在一種獨特的陽極中，該陽極采用了新工藝，由石墨烯（graphene）與碳納米管（carbon nanotubes）混合制成。該材料首創于2012年，其本質是一款3D碳表面，可為鋰提供足夠的存儲空間。理論上，該陽極本身已達到鋰金屬的最大存儲空間，可防止樹突等有害積聚物的形成。
據研究人員透露，樹突等鋰離子積聚物將滲入電池的電解質。若樹突造成陽極與陰極接觸，將導致短路，電池降可能因此而報廢。更有甚者，該電池將因此而起火或爆炸。
萊斯大學的化學家James Tour負責主導該研究項目，據他發現，當新電池充電后，鋰金屬表面將覆有一層均勻的碳混合物（highly conductive carbon hybrid），該物質導電性強，碳納米管與石墨烯表面緊密粘合。據美國化學學會期刊《美國化學學會納米技術（ACS Nano）》報道，出于安全性及電量考慮，該類混合物已替代了商用鋰電池中的石墨陽極。
Tour表示，新款陽極的碳納米管簇（nanotube forest）密度低，表面積大，有足夠的空間來安置電池充放電時游動的鋰離子顆粒。鋰金屬分布均勻，電解質內帶電鋰離子將擴散開來，抑制樹突的增生。
他表示，盡管電池樣品的電量因陰極而受限，其陽極材料的鋰離子儲能已達到3351毫安/克，已接近其最大理論值，是鋰離子電池的鋰離子儲能的10倍。由于碳納米管毯絨（nanotube carpet）密度低，其鋰離子涂層將分布在基材上，確保空間利用率最大。
為測試該陽極，萊斯大學實驗室采用硫基陰極及電解質，打造了全套電池。據稱，該硫基陰極在充放電500多次后，其容量保持率高達80%左右。該團隊采用了電子顯微鏡觀察了陽極的影像，該電極經多次測試后，其表面并無樹突或毯絨結構，陽極表面依然平滑。用裸眼觀察時，發現電池近四分之一的位置出現顏色發暗的情況，該處的鋰金屬已耗盡，被銀所占據。
Tour表示：“許多人做電池研究，僅僅專注于陽極，因為針對整個電池的研究難度更大。我們為此研發了一項配套的硫基陰極技術，與第一代超高容量的鋰金屬陽極相配套。目前，研究團隊正在重新生產這類電池、陰極及陽極，用于中試試驗（pilot scale），上述材料正在測試中。”
