表面聲波器件十分小巧。

圖片來源：加州大學圣迭戈分校網站

美國加州大學圣迭戈分校一研究團隊開發出一種超聲波裝置，可有效改善鋰金屬電池的性能。研究人員十八日在《先進材料》雜志上介紹了相關研究成果，并稱該裝置可應用于任何電池，而無須考慮其內部的化學成分。

鋰金屬電池因其高能量密度和功率密度而被認為是下一代技術。與當前被廣泛使用的鋰離子電池相比，相同重量下，鋰金屬電池容量可達鋰離子電池的兩倍。但目前這種電池卻沒能被廣泛商用，其重要原因是電池壽命太短，在充電過程中，電解質中的鋰消耗嚴重，沉積時會形成孔隙和枝晶，使得電池性能下降，甚至出現短路，導致火災、爆炸等事故。長期以來，科學家們一直在尋找使鋰金屬電池更安全、實用的方法。

此次，研究人員通過一個小型的100MHz表面聲波器件有效地解決了上述問題。表面聲波器件是現在智能手機中常用的一種組件，可以產生極高的聲波，在手機中重要用于過濾無線信號。研究人員將這種器件改用于鋰金屬電池，其發射的超聲波會在電池充電過程中使電解液循環流動，不僅會降低鋰的消耗量，還使鋰在沉積時不會形成枝晶，改善電池性能的同時也提升了其安全性。研究表明，配備該器件的鋰金屬電池可以充放電250次，10分鐘即可完成一次充電。

研究人員稱，他們的研究證實了通過表面聲波驅動電解液流動來實現鋰金屬電池快速充電的可行性，這種方法與電池內部的化學成分無關，因此理論上可適用于任何電池。

其實在理論上，鋰金屬電池的儲電量可相當于鋰離子電池的10倍。但就像文中所說，它有一個致命缺陷，簡言之，在鋰金屬電池充放電時，鋰會不均勻地聚集在電極上，而這種積聚會大大縮短電池壽命，嚴重時則電池短路或發生起火事故。這個瓶頸導致鋰金屬電池一直未被商業化，研發人員也想出多種辦法試圖解決。如今超聲波的驅動證實可行，無疑等于在鋰金屬電池的應用之路上點起了一盞新燈，也讓進一步大幅改觀電力存儲的經濟效益成為可能。