鋰金屬電池因為有著超高的能量密度,被看作下一代電池技術(shù)的熱門選擇。不過,它在電解液穩(wěn)定性和安全性上還有不少難題。比如,常用的碳酸酯類電解液,雖然在鋰離子電池里用得挺廣泛,但和鋰金屬負極不太兼容,這就限制了電池性能的提升。
為了改善電解液的穩(wěn)定性,有人嘗試提高電解液濃度。但這樣一來,成本就上去了,低溫性能也會變差。更麻煩的是,電解液里陰離子多了,還容易引發(fā)熱失控,帶來安全隱患。
不過,最近有研究人員設(shè)計了一種基于分子錨定概念的電解液,這種電解液的高壓性能特別出色。研究人員通過系統(tǒng)的表界面分析發(fā)現(xiàn),分子錨定電解液中的溶劑分子通過氫鍵形成了穩(wěn)定復合物,這使得電解液的熱力學穩(wěn)定性得到了顯著提升。
而且,這種電解液減少了活潑陰離子的使用,在高電壓正極表面形成的界面膜不僅更薄,還更穩(wěn)定。這為電池的高電壓運行提供了更好的保障,也讓電池的安全性有了很大提高。
研究人員指出,通過合理設(shè)計分子間的相互作用,可以從根本上改變電解液的性能。這為未來電池電解液的分子工程開辟了新的方向,有望推動鋰金屬電池技術(shù)取得更大的突破。