高工锂电技能与运用(微旗子暗记：weixin-gg-lbte)获悉，美国莱斯大学的研究者已经开拓出一种检测系统，能够在具有锂金属负极的双电极电池中，不须要额外的电极，就可以提醒锂枝晶的形成。
莱斯大学实验室的专家詹姆斯·图尔(James Tour)制作了在隔膜上带有红磷涂层的测试电池，使负极和正极电极保持分开。磷作为管理系统的“特工”，用于通过检测锂枝晶的形成来对电池进行充电和监测。
可充电锂金属电池中的一层红磷可以在有害的锂枝晶发生短路时发出旗子暗记。(图片来源：莱斯大学)
锂金属电池因其高能量密度和功率密度而被认为是下一代技能。但在商业上，锂金属仅用于不可充电的一次电池，由于在充电时与枝晶成长干系的安全问题可能穿透隔膜并导致短路，失火和爆炸。传统锂离子电池中，在过充电时、过放电后充电以及高速充电也会发生枝晶成长。
关于锂枝晶检测的研究很少，唯一已知的方法是在连接到第三电极的隔板中利用Cu膜来检测短路。增加的三电极电池的制造繁芜性阻碍了这种大规模利用的运用。
“...如果检测系统可以与锂金属负极结合利用，个中树枝状晶体的成长机会会降落，那么大规模生产安全的可充电锂金属电池就可以成为现实。我们在此描述了在普通的双电极电池系统中利用红磷(RP)涂层隔板进行锂枝晶检测。不须要额外的电极，并且可以大略地基于电压分布检测锂枝晶的存在。
选择红磷是由于a)它是非导电的，这对付制造或改进隔板是必不可少的，由于它不会增加形成内部短路的风险; b)在室温下呈化学惰性，易于加工，与各种电解质相容; c)它与锂金属反应; d)价格低廉且广泛可用。我们考试测验了其他绝缘或半导体材料，如Si，SiO2和S，但它们不能产生质量负载≤4mgcm-2的可靠的树突检测旗子暗记。”
——詹姆斯·图尔(James Tour)的论文原文
与常见的锂离子负极比较，锂金属负极充电速率更快，容量约为其体积的10倍。然而，充入锂的负极会形成树枝状晶体，如果它们到达正极，会导致短路并可能引动怒警或爆炸。当枝晶到达赤色磷涂层隔膜时，电池的充电电压会发生变革。这见告电池管理系统停滞充电。
詹姆斯在文章中表示，用第三电极制造电池非常困难。我们提出了一个静电层，在电池充电时会产生电压尖峰。这个尖峰是一个关闭它的旗子暗记。
同时，值得关注的是，赤色磷层对实验室测试电池实验中的正常性能没有显著影响。
研究职员建造了一个透明的测试电池，个中含有一种电解质，可以加速正极的老化并促进树枝状晶体的成长。这让他们在看到锂枝晶成长的同时监控电压。
利用普通的隔膜，他们看到枝晶打仗并穿透分离器而电压没有变革，这种情形会导致正常的电池失落效。但是，对付红磷层，当枝晶与隔膜打仗时，它们不雅观察到电压急剧低落。
半电池锂金属电池的图像显示树枝状晶体靠近红磷分离器。隔膜向电池的电子设备发出旗子暗记，以便在锂枝晶可能造成短路时关闭。(图片来源：莱斯大学)
去年，该实验室推出的碳纳米管薄膜彷佛完备阻挡了锂金属负极的枝晶成长。
詹姆斯吧表示，通过结合最近的两项进展，可以减轻锂枝晶的增长，并且有一项内部保险政策，电池将在不太可能发生的情形下关闭，乃至单个枝晶也会开始向正极发展。
当电池导入大规模制造时，对付安全问题非常敏感，詹姆斯表示，他的事情为电池安全供应了进一步的保障。而且在家当化时更随意马虎实现。
