科學(xué)家開發(fā)的一種電解質(zhì)與鋰金屬陽極兼容，能量密度可增加50%以上，零下60℃循環(huán)效率可以超過98%。

目前，不少關(guān)于鋰離子電池儲能技術(shù)的新概念都有可能會大大提高電池的容量。其中一個概念是金屬鋰做陽極，這可能會使能量密度增加50%以上。加州大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家們利用一種最新優(yōu)化的電解質(zhì)，將這一想法朝著商業(yè)化又邁出一步。

圣地亞哥分校的科學(xué)家們開發(fā)了一種電解質(zhì)，他們說這種電解質(zhì)與鋰金屬陽極兼容，比目前的鋰離子電池設(shè)計具有更高的能量密度，這可以使電池在零下60℃的低溫下也表現(xiàn)良好，循環(huán)效率可以超過98%。

液化氣電解質(zhì)的相關(guān)細節(jié)首次發(fā)表在2017年的《科學(xué)》雜志上。當時，研究人員提出的僅是一種設(shè)想，即含有該電解質(zhì)的電池可以為衛(wèi)星和星際漫游車提供動力以及其他天馬行空的建議。

這種電池的創(chuàng)新點是液化氣電解質(zhì)(LGE)。目前的商用鋰離子電池基本都使用電解液，盡管這是一種相對成熟的技術(shù)且處于主流地位，但很多研究人員都在研究固體材料作為下一代電池技術(shù)。然而，圣地亞哥分校卻采取了截然不同的方法，用一種在壓力下液化的氣體作為電解質(zhì)。而金屬鋰陽極具有比容量高、電化學(xué)勢低、重量輕等優(yōu)點，但不能與傳統(tǒng)的電解液安全有效地工作，卻可以與液化氣電解質(zhì)兼容。

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時隔兩年，近日在Joule雜志上發(fā)表的一篇新論文《液化氣電解質(zhì)激活的高效鋰金屬陽極》(High-Efficiencyli-metalAnode)將這項技術(shù)引入現(xiàn)實。這篇論文寫道，通過優(yōu)化液化氣電解質(zhì)能夠制造出一種鋰電池，這種鋰電池在室溫下(20℃)循環(huán)500次后，其效率能保持在99.6%，在-60℃時可保持在98.4%。研究人員還指出，如果使用傳統(tǒng)的鋰金屬陽極電解液，效率不會超過85%，而且大多數(shù)電解液在零下20℃左右完全停止工作。

使用鋰金屬陽極的一個問題是樹突的形成，不但會降低性能，最壞的情況還會導(dǎo)致短路、火災(zāi)和爆炸。研究人員稱，使用液化氣電解質(zhì)，鋰顆粒沉積“光滑致密”，沉積孔隙率僅為0.9%，而同一陽極與傳統(tǒng)電解液反應(yīng)時，沉積孔隙率達16.8%。

加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程學(xué)的一名教授表示，他們有信心能開發(fā)出鋰金屬陽極所需要的電解質(zhì)，并且希望能激勵更多的研究小組認真研究液化天然氣電解質(zhì)。

盡管所發(fā)表的論文中沒有討論將這一概念推廣到大規(guī)模制造的潛在成本效益，但加州大學(xué)圣地亞哥分校正準備促使其向商業(yè)化邁進。