當(dāng)談到替代電池結(jié)構(gòu)時(shí)，用高密度的鋰金屬代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨材料作為電極的設(shè)計(jì)被認(rèn)為十分有前景，但存在一些技術(shù)障礙。據(jù)報(bào)道，麻省理工學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)日前開(kāi)發(fā)了一種新的電解質(zhì)解決方案，可以解決阻礙該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一，為電動(dòng)汽車(chē)和移動(dòng)設(shè)備電池的未來(lái)鋪平了道路。

由于純鋰金屬陽(yáng)極所可以提供更好的能量密度，鋰金屬電池的概念進(jìn)而也提高了移動(dòng)設(shè)備和車(chē)輛在不增加重量的情況下攜帶更多電荷的前景。然而，在它們成為現(xiàn)實(shí)之前，科學(xué)家們的努力一直受阻于與分離電極的電解液發(fā)生的各種不必要化學(xué)反應(yīng)。

電解液是一種溶液，當(dāng)鋰離子充電時(shí)，它會(huì)在陽(yáng)極和陰極之間來(lái)回?cái)y帶鋰離子。更具體地說(shuō)，金屬合金中的原子很容易溶解在電解質(zhì)溶液中，隨著電池的循環(huán)，電極會(huì)脫落，最終開(kāi)始開(kāi)裂和降解。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家們相信，他們已經(jīng)找到了一條可行的前進(jìn)道路——一種新型電解質(zhì)，既能克服這些問(wèn)題，還能使下一代電池的單位重量功率大幅躍升，同時(shí)又不犧牲循環(huán)壽命。

在測(cè)試中，新電解質(zhì)被證明具有很強(qiáng)的抗金屬原子溶解能力，這防止了質(zhì)量的損失和通常導(dǎo)致的開(kāi)裂現(xiàn)象。此外，它還將電極表面多余化合物的積累減少了十倍以上，但仍然允許電池充電所需的鋰離子輕松移動(dòng)。

而在與當(dāng)今鋰電池中所使用的標(biāo)準(zhǔn)陰極（由鋰，鎳，錳和鈷制成的金屬氧化物）結(jié)合時(shí)，還被證明具有很高的性能。研究人員還指出，它與鋰金屬負(fù)極相互作用的方式可能會(huì)真正打開(kāi)一些令人興奮的途徑。

麻省理工學(xué)院教授Yang Shao-Horn表示，“這種電解液具有抗高能富鎳材料氧化的化學(xué)性能，可以防止顆粒破裂，并在循環(huán)過(guò)程中穩(wěn)定正極。這種電解質(zhì)還可以穩(wěn)定可逆地剝離和電鍍鋰金屬，這是實(shí)現(xiàn)可充電鋰金屬電池的重要一步。”


“此外，其能量密度是最先進(jìn)的鋰離子電池的兩倍。這一發(fā)現(xiàn)將促進(jìn)進(jìn)一步的電解質(zhì)研究和鋰金屬電池液態(tài)電解質(zhì)的設(shè)計(jì)，與固態(tài)電解質(zhì)相媲美。”他補(bǔ)充說(shuō)。

研究小組表示，這種新的電解質(zhì)可以制成鋰金屬電池，每公斤能儲(chǔ)存約260瓦時(shí)的鋰離子電池，有可能達(dá)到每公斤儲(chǔ)存約420瓦時(shí)。這將轉(zhuǎn)化為電動(dòng)汽車(chē)更長(zhǎng)的續(xù)航里程和便攜式設(shè)備上更持久的電力。

研究人員的下一個(gè)目標(biāo)是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，使這項(xiàng)技術(shù)成本降下來(lái)。雖然這種電解液很容易生產(chǎn)，但它確實(shí)涉及一種很少使用的前體化合物，因此獲得這種前體化合物很昂貴，不過(guò)隨著產(chǎn)量的增加，這種情況可能會(huì)改變。

此外，該技術(shù)還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它不需要對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行大規(guī)模的重新設(shè)計(jì)，該團(tuán)隊(duì)將其描述為當(dāng)前電解質(zhì)的“臨時(shí)”替代品。

“我認(rèn)為，如果我們能向世界展示這是消費(fèi)電子產(chǎn)品的絕佳電解質(zhì)，進(jìn)一步擴(kuò)大規(guī)模的動(dòng)機(jī)將有助于推動(dòng)價(jià)格下降，”該研究作者Jeremiah Johnson表示。