據(jù)外媒報(bào)道，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)的石墨材料作為電極的設(shè)計(jì)被視為非常有前景。現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院(MIT)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的電解質(zhì)解決方案，其能適應(yīng)這種化學(xué)反應(yīng)并解決了阻礙該技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一從而為電動(dòng)汽車(chē)和移動(dòng)設(shè)備的充電壽命更長(zhǎng)鋪平了道路。
鋰金屬電池的概念提高了移動(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)之前仍舊需要一些技術(shù)問(wèn)題需要解決。其中包括發(fā)生在電解液中的化學(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)脫落并不最終開(kāi)始開(kāi)裂和降解。
MIT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，它實(shí)際上是從早期對(duì)鋰空氣電池的研究中產(chǎn)生的，盡管需要幾年的時(shí)間，但卻是另一種有希望的可能性。研究小組的一些成員幾年前已經(jīng)為鋰空氣電池開(kāi)發(fā)了一種基于有機(jī)分子的新型電解質(zhì)并決定在其他地方探索其潛力。
這涉及到觀(guān)察電解質(zhì)跟現(xiàn)今鋰電池中使用的標(biāo)準(zhǔn)陰極的結(jié)合情況。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)量的損失和通常會(huì)出現(xiàn)的開(kāi)裂問(wèn)題。它還將電極表面多余化合物的積累減少了十倍以上且仍允許電池充電所需的鋰離子輕松移動(dòng)。當(dāng)電解質(zhì)跟鋰-鎳-錳-鈷負(fù)極結(jié)合時(shí)，其被證明具有很高的性能，在MIT團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)中，它跟鋰金屬負(fù)極相互作用的方式則可能會(huì)真正打開(kāi)一些令人興奮的通道。
MIT的Yang Shao-Horn說(shuō)道：“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，其能量是最先進(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)，可跟固態(tài)電解質(zhì)相媲美。”
研究小組表示，這種新電解質(zhì)可以制成鋰金屬電池，每公斤可存儲(chǔ)約420 wH，而目前的設(shè)備則只能做到260 hW。這可能會(huì)導(dǎo)致智能手機(jī)或電動(dòng)汽車(chē)重量相同，但在兩次充電之間的使用時(shí)間更長(zhǎng)，這對(duì)交通運(yùn)輸來(lái)說(shuō)可能意義重大。
研究人員的下一個(gè)目標(biāo)是擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模從而使這項(xiàng)技術(shù)能讓大眾負(fù)擔(dān)得起。雖然這種電解液很容易生產(chǎn)，但它涉及到一種很少使用的前體化合物，因此獲得這種前體化合物非常昂貴，不過(guò)隨著產(chǎn)量的增加，這種情況可能會(huì)改變。該技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它不需要對(duì)電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行戲劇化的重新設(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，”研究論文作者Jeremiah Johnson表示。
