美国大学合作 利用不易燃电解质制成高效率电池

据外媒报道，美国佛罗里达州立大学和康奈尔大学的研究团队发现，电池可以由廉价安全的部件制成，其效率比当今最先进的锂离子电池高2-3倍。FAMU-FSU工程学院博士后研究所A Nijamudheen与康奈尔大学博士生Snehashis Choudhury以及这两所大学的其他教职员工一起发起了一项调查，以调查当前电池设计中存在的缺陷以及如何改进，“电池成本随着时间的推移而增加的现象并不奇怪，因为电池技术的广泛采用需要降低成本。”为了降低成本，研究人员解决了与电解质有关的几个具体问题，电解质是电池结构的关键部分，可以促进离子从一个电极移动到另一个电极。研究小组了解了电解质在电池电极上降解的化学过程。研究人员不仅发现了电解质降解的机理，还发现了多种解决方案。Nijamudheen说：“我们发现，控制负极界面的离子财产至关重要。”研究人员通过量子计算发现，电池退化的根源在于电解液中一种叫做二甘醇的成分的聚合。聚合是一种分子化学结合产生长链分子的过程，称为聚合物。就电池而言，电解质在与电池的正极和负极长时间接触后，通常会分裂并重新形成更大的分子。研究人员表示，尽管降解过程本身是无害的，但降解产生的物质可以阻止离子进入电池电极，从而随着时间的推移减少电池储存的能量。然而，尽管降解过程中产生的一些聚合物可以阻止离子到达电极，但有证据表明，其他类型的聚合物可以有效延长电池寿命。在进行聚集计算后，研究人员开始研究在聚集过程中不会影响电池性能的其他类型的电解质。一般来说，锂电池由有机碳酸盐电解质制成，但这些电解质高度易燃，因此为了防止电池中的热失控和火灾风险，需要提供昂贵的冷却和热调节部件。因此，研究人员测试了一种不易燃的稳定电解质——硝酸锂电解质。使用这种电解质，研究人员开始在固态电解质SEI膜上进行实验。SEI膜是由电解质分解形成的保护层，通常在电池的第一次循环期间产生。研究人员使用牺牲盐或通过电解质引入的新分子在电池中自然形成新的SEI膜。此外，研究人员还引入了链转移剂，与二甘醇相互作用，形成屏蔽层，保护带负电的电极不被降解。为了评估设计的有效性，研究团队在给电池充电之前对电池的使用能力进行了一系列实验。研究发现，这种类型的电池可以循环约2000次，远高于传统锂离子电池的300至500次循环。

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