陈政及其同事开发的电池之所以有如此高的性能是因为采用了新的电解质。该电解质由二丁醚与锂盐混合而成的液体溶液制成。二丁醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱。换句话说,当电池运行时,电解质分子很容易释放锂离子。研究人员在之前的一项研究中发现,这种微弱的分子相互作用可以提高电池在零下温度下的性能。此外,由于高温下液态沸点为141℃,因此二丁醚很容易吸收热量。
稳定锂硫化学物质
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容,锂硫电池是一种可充电电池,其阳极由锂金属制成,阴极由硫制成。锂硫电池因具有更高的能量密度和更低的成本,被认为是下一代电池技术的重要组成部分。锂硫电池每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍。
研究人员测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。陈政称:“我们的电解质有助于改善阴极侧和阳极侧,同时提供高导电性和界面稳定性。”
该团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极,从而防止更多的硫溶解到电解液中。未来,研究人员还将扩大电池化学成分、优化电池以使其在更高的温度下工作,以及进一步延长循环寿命。