英國研發新型電解質 促進鋰空氣電池的發展

        來源:OFweek 2021-05-09 19:59中投網 A-A+

           導讀:英國的科學家們報告說,通過實驗不同的電解質成分,在鋰-氧電池方面取得了突破。通過使用離子液體,他們能夠調整電解質配方,以盡量減少電池循環過程中不必要的反應,并大大改善性能和穩定性。

          這是電池研究領域的一個常見的故事--有望獲得更高的性能的新材料和設計在實際設備中發揮其潛力和展示長期穩定性方面面臨挑戰和限制。

          這對于包含鋰或其他過渡金屬陽極材料的電池來說尤其如此,這些材料往往由于樹枝狀結構的形成而迅速喪失性能——這些樹枝狀結構生長在電解質中,甚至跨越陰極,造成短路。目前,固態電池似乎是解決這一問題的最有希望的商業途徑,然而其他幾種方法也引起了研究人員的注意,其中包括鋰氧電池。

          由英國利物浦大學(UoL)領導的一組科學家發現,仔細控制電解質的成分可以有效地“關閉”某些成分的反應性,并盡量減少電池循環過程中出現的不必要的副反應,包括樹枝狀物的生長。

          UoL研究助理AlexNeale解釋說:“使用現成的低揮發性成分精確配制電解液的能力使我們能夠為金屬空氣電池技術的需求專門定制一種電解液,從而大大改善循環穩定性和功能,我們的研究結果真正表明,通過了解我們的電解質中鋰離子的精確配位環境,我們可以將其直接與實現鋰金屬電極界面的電解質穩定性的顯著提高聯系起來,從而提高實際電池性能。”

          該小組使用了溶劑、鹽和離子液體的不同配方,并發現添加離子液體使他們能夠獲得更好的穩定性結果。合作研究的拉夫堡大學的PoojaGoddard說:“通過使用計算和實驗數據,我們能夠確定使配方對鋰金屬電極界面變得穩定的關鍵物理參數,這很令人興奮。”

          他們的優化電解質解決方案在《先進功能材料》上發表的論文《離子液體-分子溶劑混合電解質的設計參數使鋰電池內穩定的鋰金屬循環》中進行了全面描述。這些優化使他們能夠證明電池單元具有94%的庫侖效率,以及超過900小時的循環而沒有增加過電位。莊信萬豐PLC公司的EnricoPetrucco補充說:“這項工作體現了一種有用的鋰空氣電池電解質設計策略,該公司是一家位于倫敦的化學品公司,與UoL合作進行這項研究。”這使我們向克服復雜的鋰空氣挑戰的實用路線又邁進了一步。

          該小組表示通過對鋰鹽和離子液體的具體調整,電解質可以得到進一步的改善,以實現更低的粘度,并且在電解質混合物中謹慎引入第四種元素,即非溶解性稀釋添加劑,也值得研究。

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