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英国科学家研发新型电解质 促进了锂空气电池的发展

TIME : 2021-05-12

导读:英国的科学家们报告说,通过实验不同的电解质成分,在锂-氧电池方面取得了突破。通过使用离子液体,他们能够调整电解质配方,以尽量减少电池循环过程中不必要的反应,并大大改善性能和稳定性。 


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这是电池研究领域的一个常见的故事--有望获得更高的性能的新材料和设计在实际设备中发挥其潜力和展示长期稳定性方面面临挑战和限制。

 

这对于包含锂或其他过渡金属阳极材料的电池来说尤其如此,这些材料往往由于树枝状结构的形成而迅速丧失性能——这些树枝状结构生长在电解质中,甚至跨越阴极,造成短路。目前,固态电池似乎是解决这一问题的最有希望的商业途径,然而其他几种方法也引起了研究人员的注意,其中包括储能锂电池

 

由英国利物浦大学(UoL)领导的一组科学家发现,仔细控制电解质的成分可以有效地 "关闭 "某些成分的反应性,并尽量减少电池循环过程中出现的不必要的副反应,包括树枝状物的生长。

 

UoL研究助理Alex Neale解释说:“使用现成的低挥发性成分精确配制电解液的能力使我们能够为金属空气电池技术的需求专门定制一种电解液,从而大大改善循环稳定性和功能,我们的研究结果真正表明,通过了解我们的电解质中锂离子的精确配位环境,我们可以将其直接与实现锂金属电极界面的电解质稳定性的显著提高联系起来,从而提高实际电池性能。”

 

该小组使用了溶剂、盐和离子液体的不同配方,并发现添加离子液体使他们能够获得更好的稳定性结果。合作研究的拉夫堡大学的Pooja Goddard说:“通过使用计算和实验数据,我们能够确定使配方对锂金属电极界面变得稳定的关键物理参数,这很令人兴奋。”

 

他们的优化电解质解决方案在《先进功能材料》上发表的论文《离子液体-分子溶剂混合电解质的设计参数使锂电池内稳定的锂金属循环》中进行了全面描述。这些优化使他们能够证明电池单元具有94%的库仑效率,以及超过900小时的循环而没有增加过电位。庄信万丰PLC公司的Enrico Petrucco补充说:“这项工作体现了一种有用的锂空气电池电解质设计策略,该公司是一家位于伦敦的化学品公司,与UoL合作进行这项研究。"这使我们向克服复杂的锂空气挑战的实用路线又迈进了一步。”

 

该小组表示通过对锂盐和离子液体的具体调整,电解质可以得到进一步的改善,以实现更低的粘度,并且在电解质混合物中谨慎引入第四种元素,即非溶解性稀释添加剂,也值得研究。

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