科學(xué)家研發(fā)新型電解液：大幅提升鋰金屬電池性能
6月22日，據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)表在《自然-能源》(Nature Energy》上的一項(xiàng)新研究，展示了一種全新的電池電解液技術(shù)如何提高鋰金屬電池的性能。
鋰金屬電池相比鋰離子電池更輕，并且相同的重量下能夠帶來(lái)兩倍于鋰離子的能量。因此，鋰金屬電池是一項(xiàng)對(duì)電動(dòng)汽車及其他設(shè)備更有前途的電池技術(shù)。
但鋰枝晶生長(zhǎng)是影響鋰金屬電池安全性和穩(wěn)定性的根本問(wèn)題之一。鋰枝晶的生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池在循環(huán)過(guò)程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定會(huì)，不斷消耗電解液并導(dǎo)致金屬鋰的不可逆沉積，形成死鋰造成低庫(kù)倫效率。此外，鋰枝晶的形成甚至還會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部短接，造成電池的熱失控引發(fā)燃燒爆炸。
研究人員表示，電解液是阻止鋰枝晶生長(zhǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題，因此我們想利用有機(jī)化學(xué)為這些電池合理設(shè)計(jì)和制造新的、穩(wěn)定的電解質(zhì)。
研究中，研究人員利將商用的普通電解液加入了氟原子，并利用其吸引電子的能力來(lái)創(chuàng)建一個(gè)新分子，以使鋰金屬陽(yáng)極在電解液中發(fā)揮良好的作用。結(jié)果是產(chǎn)生了一種新的合成化合物，簡(jiǎn)稱FDMB。氟是鋰電池電解質(zhì)中廣泛使用的元素，因此FDMB可大量制作并且十分便宜。
隨后，研究人員在鋰金屬電池中測(cè)試了這種新型電解液。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)420次充放電循環(huán)后，實(shí)驗(yàn)電池仍然保持了90%的初始電量。此前，普通的鋰金屬電池大約在30次循環(huán)放電后就不能用了。
此外，研究人員還測(cè)量了鋰離子在充放電過(guò)程中的庫(kù)侖效率（放電效率），在半電池的情況下，庫(kù)侖效率為99.52%；在全電池的情況下，庫(kù)侖效率為99.98%的。
研究人員表示，該研究為鋰金屬電池的應(yīng)用帶來(lái)了希望，也為下一代電動(dòng)汽車的發(fā)展帶來(lái)了新的希望。
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