蓋世汽車訊 與鋰離子電池相比，鋰金屬電池表現出更高的儲能潛力，有助于延長電動汽車的續航里程。然而，這種電池的金屬表面具有高反應性，人們對這些反應中的化學成分尚不明了。

（圖片來源：得州農工大學）

據外媒報道，得州農工大學（Texas A&M University）Artie McFerrin化學工程系的Dr. Perla Balbuena教授等人利用量子化學方法，跟蹤鋰金屬電池內部表面發生的特定反應。了解鋰金屬電池發生的反應并預測生成物，有助于降低反應性，提高可用度。 

Balbuena表示：“研究人員需要了解所發生的反應類型、如何放緩反應速度、相關產物的成分和形態，以及離子和電子如何通過表面。了解這些關鍵問題，有助于未來實現鋰金屬電池商業化。”

制造鋰金屬電池時，負極上會形成一層薄膜，通常稱為固態電解質界面（SEI）。這層薄膜由多種成分構成，是通過電解質沉積產生的。對于確保電池的峰值性能和延長電池使用壽命，SEI的化學構成具有重要意義。通過實驗進行理論預測，可以從原子和電子層面揭示這一現象的細節。

在本項研究中，研究人員以電池內表面電解質反應產生的聚合物為目標。準確地描述具體的聚合物反應具有挑戰性，但對優化SEI來說很有必要。研究人員從原子層面進行表面模擬，并求解精確的量子化學方程式，以繪制聚合物構成反應的時間演化圖。

Balbuena解釋：“這項研究的不同之處在于從微觀層面開始描述，并讓系統根據化學反應中的電子重新分布而發展。可以跟蹤和監測反應的實驗技術很多，但具有挑戰性。通過此次模擬，跟蹤特定的分子群，并分析電極表面自然發生的反應，研究人員有了新的認知，分離出了系統中負責重要化學事件的部分。”

這項研究的獨特之處在于，利用計算工具來確定反應過程中的最小能量配置和分子排列，從頭到尾地繪制反應圖。研究人員發現，在SEI中聚合的物質可能對鋰金屬電池有益，因為這些物質有助于控制電池材料的反應程度。Balbuena表示，這有助于了解真實電極中發生的情況。

這些發現說明，使用計算工具，有助于制造更環保、壽命更長且生產成本更低的電池。Balbuena希望，這項研究中發現的方法能在未來幾年發揮作用，推動電池領域向更綠色、更有效的方向發展。

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