一个研究小组开发出了一种三维聚合物结构，这是一种轻质结构，有利于锂(Li)离子的传输。他们的研究成果最近发表在《先进科学》杂志上。
电动汽车和智能手机等电子设备中使用的电池技术不断发展。值得注意的是，锂金属阳极的能量容量为3,860mAh/g，是目前商业化的石墨阳极的10倍以上。锂金属阳极可以在更小的空间内存储更多的能量，而且与石墨或硅不同，它可以作为电极直接参与电化学反应。
然而，在充电和放电过程中，锂离子分布不均匀会产生被称为“死锂”的区域，从而降低电池的容量和性能。此外，当锂在一个方向上生长时，它会到达另一侧的阴极，从而导致内部短路。
尽管最近的研究集中于优化三维结构中的锂传输，但大多数此类结构都依赖于重金属，这严重影响了电池的单位重量能量密度。
为了解决这个问题，该团队开发了一种混合多孔结构，使用聚乙烯醇(一种对锂离子具有高亲和力的轻质聚合物)与单壁碳纳米管和纳米碳球结合。
这种结构比通常用于电池阳极的铜(Cu)集流体轻五倍以上，并且对锂离子具有高亲和力，有利于它们在三维多孔结构的空间中迁移并实现均匀的锂电沉积。
在实验中，采用该团队的三维结构的锂金属阳极电池在超过200次充电放电循环后表现出高稳定性，并实现了344Wh/kg(能量与电池总重量之比)的高能量密度。值得注意的是，这些实验是使用代表实际工业应用的袋式电池进行的，而不是实验室规模的纽扣电池，凸显了该技术强大的商业化潜力。
这项研究是由浦项科技大学(POSTECH)化学系的SoojinPark教授和博士生Dong-YeobHan与韩国能源研究所(KIER)的GyujinSong博士以及POSCON.EX.THUB的研究团队合作完成的。
浦项科技大学的朴教授表达了这项研究的意义，他表示：“这项研究为最大限度地提高锂金属电池的能量密度开辟了新的可能性。”
KIER的宋博士强调说：“这种结合了轻量化和高能量密度的结构代表了未来电池技术的突破。”
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