中國粉體網(wǎng)訊 傳統(tǒng)的碳酸鹽基電解質(zhì)使得電子能夠在鋰離子電池陽極和陰極間流動。雖然這種方法在過去的三十年取得了成功，但是這種傳統(tǒng)的電解質(zhì)面對更高的電壓和溫度需求時是有限制的。碳酸鹽基電解質(zhì)也是高度易燃的，而且在本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，因此對于更加激烈的化學反應它將不再適用。但現(xiàn)在，來自美國陸軍研究實驗室、加州大學圣地亞哥分校和紐約城市大學的研究人員已經(jīng)發(fā)明了一種無碳酸鹽的電解質(zhì)來替代碳酸鹽基電解質(zhì)，這種電解質(zhì)既便宜又安全，而且在高電壓和高溫度下工作得更好。
領導這項工作的Kang Xu解釋說：“為了不再使用添加劑而是在化學層面解決這個問題，我們開發(fā)了一種新的無碳酸鹽電解質(zhì)體系，與目前的技術水平相比它表現(xiàn)出了優(yōu)越的循環(huán)性能。”
與在高壓、溫度或酸性條件下會釋放二氧化碳的碳酸鹽電解質(zhì)不同，這種基于溶劑（環(huán)丁砜）和鹽（鋰（氟磺酰）酰亞胺（LiFSI））的簡單雙組份體系的新型電解質(zhì)，即使在氧化過程中也不會釋放氣體。這種高導電率的電解質(zhì)鋰鹽在正的石墨負極和負的高壓正極之間形成了獨特的界面相。在陽極處，富LiF相抑制了溶劑共混和石墨脫落。
Xu指出：“多年來，研究人員一直意識到環(huán)丁砜作為一種電解質(zhì)溶劑很有潛力，因為其具有優(yōu)異的氧化性和高溫穩(wěn)定性，低成本，高介電常數(shù)。”
但是研究人員也發(fā)現(xiàn)了它的一個明顯的缺陷，它不能和石墨負極一起工作。然而，Xu和他的同事們通過將環(huán)丁砜與LiFSI結(jié)合，發(fā)現(xiàn)電解液不僅在石墨負極和高壓正極體系中是穩(wěn)定的，而且即使是在多次充電和放電循環(huán)中也是穩(wěn)定的。此外，由于它被用于凈化天然氣和其他石化產(chǎn)品，所以環(huán)丁砜不僅很便宜且容易獲得。不過，Xu承認，未來仍有挑戰(zhàn)。
他在Materials Today雜志上說：“目前亟待解決的問題是：電解質(zhì)的粘度，糟糕的潤濕性，以及低溫性能”
他認為，共溶劑和添加劑的組合應該能夠成功地解決這些缺點。
Xu說，下一個主要阻力是擴大電解質(zhì)鹽生產(chǎn)的工業(yè)規(guī)模，這項工作已經(jīng)展開，并導致了實驗室規(guī)模上的成本大幅降低。
研究人員已經(jīng)積極致力于使用共溶劑和添加劑來優(yōu)化電解液，同時也在探索它在鋰金屬負極上的應用，而在鋰負極上的應用已經(jīng)顯示出了發(fā)展前景。 （粉體網(wǎng)編輯整理/土豆兒）
