我国高校开发新型电解液让锂金属电池“增能延寿”
记者7月8日从南京大学获悉，学校周豪慎教授团队研制出新型电解液，在提升锂金属电池能量密度的同时，显著延长循环寿命，有望推动这一储能技术加快实用化。国际顶级学术期刊《自然》8日在线发表相关成果。
据周豪慎介绍，锂金属电池能量密度高，是下一代新能源汽车和消费级电子产品的理想电源。但传统电解液与这种电池的负极“合不来”，不仅影响电池寿命，还容易促使电极长出针状的锂枝晶。锂枝晶刺穿隔膜可能引发短路，甚至起火。
近年来，产业界已形成采用“局部高浓度电解液”的共识。但充电时，电解液成分在电极表面仍会不可逆地分解，电解液越用越少，导致电池性能越来越差。
“就好比一群人手拉手，却要在电极表面被迫松手。”论文第一作者、南京大学现代工程与应用科学学院博士生杨伍桀告诉记者，团队引入了一种“靶向配位反溶剂”。充电时，在电场作用下，反溶剂能主动“接手”电池正极释放的锂离子，阻止锂离子拆散原有的溶剂化结构。而且，这种反溶剂只在电极表面附近发挥作用，不会干扰电解液正常工作。
这是周豪慎团队研制的新型锂金属软包电池。（南京大学供图）
团队用这种反溶剂配制了新型电解液，加入锂金属软包电池进行测试。实验数据显示，450瓦时每千克的能量密度下，电池循环寿命超过750次；将能量密度提升至605瓦时每千克，电池仍能稳定循环150次。相比之下，目前纯电动乘用车电池的能量密度约200瓦时每千克。
“以往对电解液的研究，主要关注静态的溶剂化结构，这次我们把目光转向电极界面动态的溶剂化行为。”周豪慎说，此次研究也为设计其他碱金属电池的电解液提供了新思路。
记者7月8日从南京大学获悉，学校周豪慎教授团队研制出新型电解液，在提升锂金属电池能量密度的同时，显著延长循环寿命，有望推动这一储能技术加快实用化。国际顶级学术期刊《自然》8日在线发表相关成果。
据周豪慎介绍，锂金属电池能量密度高，是下一代新能源汽车和消费级电子产品的理想电源。但传统电解液与这种电池的负极“合不来”，不仅影响电池寿命，还容易促使电极长出针状的锂枝晶。锂枝晶刺穿隔膜可能引发短路，甚至起火。
近年来，产业界已形成采用“局部高浓度电解液”的共识。但充电时，电解液成分在电极表面仍会不可逆地分解，电解液越用越少，导致电池性能越来越差。
“就好比一群人手拉手，却要在电极表面被迫松手。”论文第一作者、南京大学现代工程与应用科学学院博士生杨伍桀告诉记者，团队引入了一种“靶向配位反溶剂”。充电时，在电场作用下，反溶剂能主动“接手”电池正极释放的锂离子，阻止锂离子拆散原有的溶剂化结构。而且，这种反溶剂只在电极表面附近发挥作用，不会干扰电解液正常工作。
这是周豪慎团队研制的新型锂金属软包电池。（南京大学供图）
团队用这种反溶剂配制了新型电解液，加入锂金属软包电池进行测试。实验数据显示，450瓦时每千克的能量密度下，电池循环寿命超过750次；将能量密度提升至605瓦时每千克，电池仍能稳定循环150次。相比之下，目前纯电动乘用车电池的能量密度约200瓦时每千克。
“以往对电解液的研究，主要关注静态的溶剂化结构，这次我们把目光转向电极界面动态的溶剂化行为。”周豪慎说，此次研究也为设计其他碱金属电池的电解液提供了新思路。
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