传统锂离子电池的能量密度已经接近饱和点，无法满足未来电动汽车等应用的需求。与锂离子电池相比，锂金属电池每单位重量可以提供两倍的能量。然而，在锂金属电池的应用中存在一个很大的问题，即锂金属阳极上会形成锂枝晶。这是一种小针状结构，形状类似洞穴中的石笋。这些枝晶会继续生长，直到刺破隔膜，导致电池短路，最终损坏电池。 　　

　　(来源：弗里德里希席勒大学，耶拿) 　　

　　多年来，全世界的专家都在寻找解决这个问题的方法。据国外媒体报道，最近，来自耶拿弗里德里希席勒大学的科学家以及来自波士顿大学(BU)和韦恩州立大学(WSU)的同事成功阻止了锂金属电池中树枝状晶体的形成，从而将电池的寿命延长了一倍以上。 　　

　　在电荷转移过程中，锂离子在阳极和阴极之间来回移动。每当它们得到一个电子，就会沉积一个锂原子，这些原子就会在阳极上堆积。在聚集点，晶体表面将三维生长，从而形成枝晶。隔膜的孔隙将影响枝晶的成核。如果离子传输更加均匀，就可以避免枝晶成核。 　　

　　耶拿大学的Andrey Turchanin教授解释道，“这就是为什么我们将极薄的二维碳膜应用到隔膜上。碳二维膜的孔径小于1 nm，小于临界核心尺寸，因此可以阻止枝晶形核。锂不再形成树枝状结构，而是作为光滑的薄膜沉积在阳极上。”这样不仅会损坏隔膜，还会影响电池的功能。 　　

　　耶拿大学的安东尼乔治(Antony Geore)博士说，“为了测试这种方法，我们对装有混合隔膜的测试电池进行了多次充电。结果，即使在数百次充放电循环后，也没有检测到枝晶生长。” 　　

　　WSU副教授Leela Mohana Reddy Arava表示：“新方法的关键创新在于，在不改变当前电池生产工艺的情况下，仅通过超薄膜就可以稳定电极/电解质界面。界面稳定性是提高电化学系统性能和安全性的关键 　　

　　在与现代电动汽车(EV)电池相同的重量/体积下，高能量密度电池延长了EV的续航里程，并使便携式电子设备在一次充电后持续更长时间。WSU的研究生Sathish Rajendran说：“与电池的其他组件相比，隔膜受到的关注最少，但隔膜上纳米厚的二维薄膜正在影响电池的寿命。” 　　

　　研究小组认为这一发现可能会导致新一代锂电池的出现，因此申请了专利。接下来，他们将研究如何将二维电影的应用融入到制作过程中。此外，研究人员希望将这一发现应用于其他类型的电池。