近日，科学家透露，借助由加州大学洛杉矶分校(UCLA)研究人员开发的新成像技术，新一代电池的使用寿命有望得以延长。该技术可对锂金属电池充电过程进行高分辨率成像。
研究人员强调，测量锂表面形成的腐蚀层能为更好的电池设计提供线索，且此成像技术还有望应用于生物学等其他领域。
锂金属电池储能能力是目前锂离子电池的两倍，但使用寿命却短得多。而此次开发的名为带电低温电子显微镜(eCryoEM)的技术，能捕捉锂金属电池充电时的状态，细节程度甚至小于光的波长，其提供的见解或有助于指导设计更优质的锂金属电池。
研究人员表示，低温电子显微镜在物理科学中的应用与在生物学中并无本质区别，对于电池而言，它基本上是一种事后技术。“我们只能捕捉电化学反应的初始和最终状态，对于反应条件下发生的事情存在盲点。”
为解决这一问题，研究人员在过去四年中持续开发这项技术。他们设想将正在充电的电池放入液氮中，为此必须设计出一种非常薄的电池，并且要直接快速冷冻，大约在几毫秒内完成，同时确保在此过程中不会发生任何副反应。研究人员在不同时间点冷冻电池，当把这些测量结果按顺序汇总时，就像翻页动画一样，能观察到腐蚀膜随时间的推移而增长。研究人员认为，理解这一点将有助于设计出更好的电池。
利用eCryoEM技术，研究人员绘制了腐蚀层厚度随时间的变化图。在早期阶段，腐蚀层厚度增长速度仅受限于锂的反应速度;一旦腐蚀膜足够厚，其增长速度便会受到电子扩散速度的限制。结果表明，在扩散限制阶段，使用高性能电解质，腐蚀膜的生长速度会变慢，但仅降低约10%;而在早期反应限制阶段，两者之间的差异要大得多，大约是前者的三倍。研究人员在一份新闻稿中表示，这一结果多少有点令人惊讶。
锂金属电池或将为美国带来超越锂离子电池的潜力，其能量密度实际上比锂离子电池提高了一倍。然而，锂金属电池的循环稳定性尚不成熟。研究人员一直致力于改造腐蚀层的特性以限制扩散，但目前发现主要区别似乎不在于电子通过的速度，而在于电解质的反应性。
