日本東北大學於日前發表，為了實現鹼性負極蓄電池的開發，成功抑制了鋰金屬等樹枝狀析出的形成。理論上使用碳系負極(石墨)與過渡金屬氧化物正極的鋰離子電池已經達到了蓄電容量的極限。如果可以使用僅由鋰原子構成的金屬負極替代石墨等具有容納鋰離子的框架結構材料，則負極的理論容量將可提高10倍。
但鋰金屬在析出之際，容易受到電極表面附近濃度或電場分佈變動的影響而形成樹枝狀結晶。樹枝狀結晶容易剝離，且剝離的微細結晶會貫通電極而引起內部短路或電池容量顯著降低的問題。
東北大學在含有鋰鹽或鈉鹽的電解液中添加了鎂、鉀、鋇的鹼土類金屬鹽，並實施了電析實驗，結果發現，鋰或鈉金屬的析出形態明顯變得平坦。這是因為藉由添加鹼土類金屬鹽改變了單價陽離子的溶劑化結構，控制了鋰、鈉金屬析出的活性化過程，進而得以維持平坦的析出形態。
透過此次的研究，證實使用多價陽離子鹽做為輔助添加劑，將可控制鋰等金屬負極的反應速度與析出形態，並可望利用此項研究成果推動金屬負極電池的實用化開發。今後東北大學將進一步致力於優化添加元素或陰離子溶媒的組成，並提高金屬負極電池的循環壽命與輸出特性。
資料來源：https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20220519_01web_metal.pdf