康奈爾大學(xué)化學(xué)工程學(xué)教授LyndenArcher認(rèn)為，需要進(jìn)行電池技術(shù)“革命”-并認(rèn)為他的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開啟了第一槍之一。

“我們現(xiàn)在擁有的（鋰離子電池技術(shù)）實(shí)際上處于其能力的極限，”阿徹說。“鋰離子電池已經(jīng)成為推動新電子技術(shù)發(fā)展的主力，其理論存儲容量的90％以上都在運(yùn)行，小規(guī)模的工程調(diào)整可能導(dǎo)致更好的電池和更多的存儲空間，但這不是一個長期的解決方案“。

“你需要一種激進(jìn)的思維變化，”他說，“這意味著你一開始就要開始?！?br/>
Snehashis“Sne”Choudhury博士'18提出了Archer提出的使用能量密度高的金屬鋰陽極的可充電電池的一個基本問題的“優(yōu)雅”解決方案：由于枝晶（從陽極生長的鋰的尖刺）引起的有時(shí)是災(zāi)難性的不穩(wěn)定性，離子在充電和放電循環(huán)期間來回穿過電解質(zhì)。

如果枝晶突破分離器并到達(dá)陰極，則會發(fā)生短路和火災(zāi)。已經(jīng)顯示固體電解質(zhì)機(jī)械地抑制枝晶生長，但是以快速離子遷移為代價(jià)。Choudhury的解決方案：通過電解質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)來限制枝晶的生長，這可以通過化學(xué)方法進(jìn)行控制。

使用阿奇集團(tuán)于2015年推出的反應(yīng)程序，他們采用“交聯(lián)毛發(fā)納米粒子”-一種二氧化硅納米粒子和官能化聚合物（聚環(huán)氧丙烷）的接枝物-以創(chuàng)造多孔電解質(zhì)，有效延長離子必需的路線從陽極移動到陰極并返回，極大地延長了陽極的壽命。

他們的論文“限制結(jié)構(gòu)電解質(zhì)中金屬的電沉積”發(fā)表在ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences。Choudhury和DylanVu是化學(xué)工程專業(yè)的新生，他們是合作的第一作者。

前往斯坦福大學(xué)從事博士后研究工作的Choudhury也設(shè)計(jì)了一種直接觀察其實(shí)驗(yàn)電池內(nèi)部運(yùn)行的方法。該小組通過Choudhury的設(shè)備確認(rèn)了關(guān)于枝晶生長的理論預(yù)測。

“我想這是我想要做的事情，我猜想，三位博士生的一生，”自2000年以來一直在康奈爾大學(xué)工作的阿切爾笑著說。“Sne能夠做的是設(shè)計(jì)一個單元，使我們能夠非常優(yōu)雅地觀察鋰金屬界面發(fā)生的情況，讓我們現(xiàn)在有能力超越理論預(yù)測?！?br/>
阿切爾說，這項(xiàng)工作的另一個新穎之處是“推翻了電池科學(xué)中的經(jīng)典之作”。人們一直認(rèn)為，為了抑制枝晶生長，電池內(nèi)部的隔膜必須比它試圖抑制的金屬更強(qiáng)，但Choudhury的多孔聚合物隔膜-平均孔徑低于500納米-顯示出停滯增長。