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美芝加哥大學(xué)研發(fā)新型鋰金屬電池，或攻克易燃難題
2023年11月13日 16:05:27
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：6424
美國芝加哥大學(xué)研究人員提出了一種解決這個長達(dá)數(shù)十年的問題的方法：使用無溶劑的無機(jī)熔鹽來制造高能量密度、安全的電池。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池，通常分為鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。過去幾十年來，手機(jī)、筆記本電腦和其他個人設(shè)備的蓬勃發(fā)展得益于鋰離子電池，但隨著氣候變化，要求為電動汽車和電網(wǎng)規(guī)模的可再生能源儲存提供更強(qiáng)大的電池，鋰離子技術(shù)可能已經(jīng)不再夠用。鋰金屬電池的理論容量比鋰離子電池大一個數(shù)量級，但其缺點(diǎn)是“易燃易爆炸”。
據(jù)11月9日發(fā)表在《物質(zhì)》雜志上的論文，美國芝加哥大學(xué)研究人員提出了一種解決這個長達(dá)數(shù)十年的問題的方法：使用無溶劑的無機(jī)熔鹽來制造高能量密度、安全的電池。研究人員表示，他們開發(fā)出一種非易燃、不揮發(fā)的系統(tǒng)，它很安全，相比于鋰離子電池，可以將能量密度提高2倍。
傳統(tǒng)的鋰金屬電池依賴于一種電解液，這種電解液是將鋰鹽溶解在溶劑中制成的。那些易揮發(fā)、易燃的溶劑引發(fā)了安全問題。為了解決這個問題，研究人員嘗試了不同的溶劑，或者修改了鹽的濃度。這樣的嘗試一直存在一種取舍：使用固態(tài)無機(jī)物作為電解液的電池更安全；使用液體電解液的電池更強(qiáng)大。結(jié)果要么是不安全的電池，要么是沒有達(dá)到鋰金屬電池巨大理論能力的電池。
芝加哥大學(xué)團(tuán)隊(duì)此次采取了一種新穎的方法。他們通過熔化而非溶解鋰鹽來使其成為液體。這就需要創(chuàng)造一種在低溫下熔化的新鹽成分。挑戰(zhàn)在于達(dá)到鋰鹽熔化的溫度，但電池其他部分的鋰金屬卻不會熔化。
純氯化鋰在略高于600℃的溫度下熔化，鋰金屬在180℃熔化，這意味著任何有用的熔鹽電解液都必須具有低得多的熔點(diǎn)。于是，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種在45℃熔化的鹽，獲得了一種可以在80℃—100℃下安全運(yùn)行的強(qiáng)大電池。
研究團(tuán)隊(duì)還在繼續(xù)研究熔點(diǎn)更低的鹽成分，最終目標(biāo)是研制一種在室溫下安全運(yùn)行的強(qiáng)大的鋰金屬電池。
參考來源：科技日報
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