據(jù)外媒報(bào)道，DGIST（韓國慶北科學(xué)技術(shù)研究所）的研究人員通過采用一種新的高濃度電解液稀釋技術(shù)，證明鋰金屬電池可在寬溫度范圍（2-60°C）下循環(huán)。這一發(fā)現(xiàn)或?qū)﹂_發(fā)電動(dòng)汽車電池產(chǎn)生重要影響。

 

（圖片來源：期刊Chemical Engineering Journal）

 

該研究小組由Hongkyung Lee教授和Hochun Lee領(lǐng)導(dǎo)，主要研究高濃度電解質(zhì)（HCE）稀釋對鋰金屬電池（LMB）在寬溫度范圍內(nèi)循環(huán)的影響。研究表明，HCE稀釋會(huì)顯著改善較低溫度下鋰離子的傳輸，以及較高溫度下固體電解質(zhì)界面的熱穩(wěn)定性，從而提高鋰金屬電池的循環(huán)性能。

 

與鋰離子電池相比，鋰金屬電池能量密度超高，可實(shí)現(xiàn)更短的充電時(shí)間，但其電流效率低、循環(huán)性能差，并且容易形成鋰枝晶。而科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，使用采用醚類溶劑稀釋的HCE可以解決上述問題并提高性能。然而，確定HCE稀釋如何在寬的工作溫度范圍內(nèi)影響LMB這一問題仍未得到解決。

 

Hongkyung Lee教授表示：“電解質(zhì)確定性界面穩(wěn)定性是確保電池性能的關(guān)鍵問題。這項(xiàng)研究可為稀釋HCE穩(wěn)定高反應(yīng)性鋰表面提供合理策略。本研究的發(fā)現(xiàn)可以為設(shè)計(jì)電解質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)提供線索，確定其對寬溫度范圍內(nèi)界面穩(wěn)定性的根本影響，并有助于鋰金屬電池實(shí)現(xiàn)真正的穩(wěn)定循環(huán)。”

 

HCE通常具有粘性，而通過稀釋可以增加電芯內(nèi)的離子遷移并改善電極的潤濕程度。研究小組采用了一種新的HCE稀釋技術(shù)，因此能夠在2-60°C的寬溫度下展示出良好的LMB循環(huán)性能。該研究對模型HCE以及用1,1,2,2-四氟乙基 2,2,3,3-四氟丙基醚（TTE）稀釋的HCE進(jìn)行了比較電化學(xué)分析。

 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TTE稀釋顯著改善了鋰離子傳輸，并減少了低溫下的枝狀鋰電鍍生成，而這對于保持循環(huán)穩(wěn)定性至關(guān)重要。研究還發(fā)現(xiàn)TTE是形成熱穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面的主要原因，該界面決定了LMB的高溫循環(huán)能力。研究分析表明，TTE稀釋也可以驗(yàn)證有利于鋰電池的高壓循環(huán)。