鋰離子電池使我們現在認為理所當然的輕量級電子設備成為可能，也使電動(dòng)汽車(chē)快速發(fā)展成為可能。但是，世界各地研究人員正在繼續挑戰極限，以實(shí)現更高能量密度，即在給定質(zhì)量材料中可以?xún)Υ娓嗄芰?，從而提高現有設備性能，并有可能實(shí)現新應用，如長(cháng)距離無(wú)人機和機器人。
一種很有前途的方法是使用金屬電極代替傳統的石墨，在陰極有更高的充電電壓。然而，這些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?，F在，麻省理工學(xué)院和其他地方的一個(gè)研究小組發(fā)現了一種新型電解質(zhì)，它能克服這些問(wèn)題，并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。
麻省理工學(xué)院教授Ju Li、Yang Shao-Horn和Jeremiah Johnson，博士后薛偉江，以及麻省理工學(xué)院、兩個(gè)國家實(shí)驗室和其他地方的其他19人在《自然能源》雜志上發(fā)表論文，報告了這項研究。研究人員表示，這一發(fā)現可以使現在通常每公斤能儲存約260瓦時(shí)的鋰離子電池，有可能達到每公斤儲存約420瓦時(shí)。這將轉化為電動(dòng)汽車(chē)更長(cháng)的續航里程和便攜式設備上更持久的電力。
在布魯克海文國家實(shí)驗室拍攝的X射線(xiàn)斷層圖像顯示，使用傳統電解液的電池一個(gè)電極中的顆粒出現了裂紋。研究人員發(fā)現，使用一種新型電解質(zhì)可以防止大部分的這種裂紋。這種電解質(zhì)的基本原料價(jià)格低廉，而且制造它的過(guò)程也很簡(jiǎn)單。所以，研究人員表示，這一進(jìn)展可以比較快地實(shí)現。
幾年前，這個(gè)研究小組的一些成員開(kāi)發(fā)了這種電解質(zhì)，但用于不同的應用。它是開(kāi)發(fā)鋰空氣電池的努力的一部分，而鋰空氣電池被視為最大化電池能量密度的最終長(cháng)期解決方案。但這種電池的開(kāi)發(fā)仍然面臨許多障礙，這種技術(shù)可能還需要幾年時(shí)間。
這種電極材料的新應用是 "有些偶然地 "發(fā)現的，因為幾年前，最初是在一家旨在開(kāi)發(fā)鋰空氣電池的合作企業(yè)中開(kāi)發(fā)出來(lái)的?，F在還真的沒(méi)有什么東西可以讓鋰空氣電池很好的充電，與現有的液體電解質(zhì)相比，研究人員設計了這些有機分子，希望可能賦予其穩定性。他們開(kāi)發(fā)了三種不同的基于磺酰胺的配方，他們發(fā)現這些配方對氧化和其他降解效應具有相當的抵抗力。然后研究人員決定用更標準的陰極來(lái)代替這種材料進(jìn)行嘗試。
他們現在使用的這種電解液的電池電極類(lèi)型，是一種含有一些鈷和錳的氧化鎳，是當今電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的主力軍，由于電極材料在充電和放電的過(guò)程中會(huì )異性膨脹和收縮，因此在使用傳統電解質(zhì)時(shí)，可能會(huì )導致開(kāi)裂和性能下降。但在與布魯克海文國家實(shí)驗室合作的實(shí)驗中，研究人員發(fā)現，使用新的電解液可以大幅降低這些應力腐蝕開(kāi)裂退化的情況。
