环球快播：新“皮肤”可镇住金属电极表面“乱象”

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化学电池的电解液里包括溶剂、溶质等原料。如果一块电池的金属电极表面受不到好的保护，电解液会在充放电过程中持续分解，同时表面还会生长出枝晶，这些小到往往需借助显微镜观察且像针一样的“小树枝”，会穿刺电池隔膜使电池短路，导致电池失效。

研究者一直在寻找保护金属电极表面的好方法，以提高电池的循环寿命和整体性能。湖南大学教授鲁兵安团队和中山大学教授王成新团队联合，开发了一种模仿人体皮肤的金属电极皮肤（metal electrode skin，MES），它可以很好地稳定金属界面。

4月21日，这一成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上，鲁兵安和王成新为通讯作者，湖南大学物理与微电子科学学院博士生丁红波为第一作者。

从人体皮肤中获得灵感

金属阳极是高能量密度电池的理想阳极材料，但它显示出极高的反应性，与电解液接触后很容易形成不稳定的固体电解质界面，在充放电过程中无法控制电镀/剥离的形态，导致金属枝晶的生长。这些问题将导致电池库伦效率下降甚至短路，引发安全问题。

“业界一直在寻找保护金属阳极界面的最优方案。”丁红波介绍，为防止金属阳极表面生长枝晶，鲁兵安教授团队曾开发过三维材料，将其作为宿主让金属离子沉积到其内部而非表面，这样表面就不会产生枝晶。该研究很好地提升了钾金属电池的循环稳定性和寿命，但三维宿主会增加金属电极质量，影响电池的能量密度，并且简单的三维宿主也无法提高金属界面的稳定性。

皮肤是人体最大的器官，覆盖身体表面，直接与外部环境接触。皮肤分为表皮层和真皮层，表皮位于皮肤表面，主要起屏障作用，抵御机械损伤、物理损伤、化学损伤和微生物，真皮则使皮肤更具有延展性和弹性。