旅行汽车网树突是锂离子电池的敌人。当离子在这些电池的阳极和阴极之间来回传递时，它们会留下像树突一样的卷须状堆积物。与洞穴内形成的钟乳石相似，这些电池堆积物（树枝状晶体）是锂电池故障的主要原因之一。
就储能潜力而言，锂是理想的阴极材料，但是纯锂阴极会遭受明显的枝晶形成。为了解决该问题，电池制造商已开始将锂与石墨烯混合。所得化合物抑制树枝状晶体的形成，但也显着降低了阴极的能量存储能力。纯锂阴极能够存储的能量是锂和石墨烯制成的阴极的10倍。
德雷克塞尔大学的研究人员与北京清华大学和中国武汉的中中科技大学的同事密切合作，可能已经找到了一种抑制树枝状晶体形成并允许用更高百分比的锂制成阴极的方法。他们的发现涉及向电池内部的电解液中添加纳米级钻石。
8月25日，Drexel材料科学与工程系的Yury Gogotsi教授及其研究团队在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究。标题为“纳米金刚石抑制锂树枝状晶体的生长”，它描述了比人的头发直径小10,000倍的金刚石颗粒如何减少形成树枝状晶体的电化学沉积。
“电池安全是这项研究的关键问题，” Gogotsi说。“手表中的小型一次电池使用锂阳极，但它们只能放电一次。当您一次又一次给它们充电时，树突开始生长。可能会有几个安全周期，但迟早会发生短路。我们希望消除或至少最小化这种可能性。”
纳米金刚石用于电镀行业，以使金属涂层更均匀。研究人员发现，该特性对于消除枝晶形成非常有用。他们在论文中解释说，将纳米金刚石混入锂离子电池的电解质溶液中实际上消除了前100个充电/放电循环中的枝晶。
像实验室中的所有突破一样，新技术可能还需要数年的时间才能进入商业应用。研究人员将需要在各种物理条件和温度下，在足够长的时间内测试大量的电池，以确保实际上消除了枝晶的产生。
Gogotsi说：“这可能会改变游戏规则，但很难100％确定树突永远不会增长。”“我们预计，我们提议的技术的首次使用将用于不太关键的应用中，而不是手机或汽车电池中。为了确保安全，需要将电解质添加剂（例如纳米金刚石）与其他预防措施结合使用，例如使用不易燃的电解质，更安全的电极材料和更坚固的隔板。”
