電解液對(duì)電池的影響有多大?

他們發(fā)現(xiàn)，電池電解液中使用的鹽造成了很大的差異。當(dāng)一種叫做LiTFSI(三氟甲基磺酰亞胺鋰)的鹽被放入電池的電解液中時(shí)，測(cè)試電池能夠維持200次以上的最大充放電。在鋰硫電池中，LiTFSI將鋰原子和硫原子結(jié)合在電極上，但釋放速度很快。相比之下，類似的電解質(zhì)對(duì)鋰原子和硫原子的束縛更強(qiáng)，根本不釋放它們。其用途是電池功能靈敏衰退;幾十次運(yùn)行后，電池就沒(méi)電了。

電動(dòng)汽車(chē)令人擔(dān)憂的一個(gè)問(wèn)題是，司機(jī)們不希望在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行駛時(shí)被卡在充電站之間。這些擔(dān)憂促使消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)低排放汽車(chē)。本研究的用途為高能鋰硫電池的規(guī)劃指導(dǎo)增添了另一個(gè)重要因素。

為了確定電解質(zhì)對(duì)鋰硫電池的影響，研究小組使用了LiTFSI和LiFSI，這是兩種非常相似的電解質(zhì)，除了LiFSI比LiTFSI含有更少的碳和氟。他們利用環(huán)境分子實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備對(duì)電池的充放電能量進(jìn)行了持續(xù)測(cè)試，最后對(duì)電極進(jìn)行了查詢分析。

他們發(fā)現(xiàn)，在鋰硫電池中，使用LiTFSI作為電解液，鋰原子與硫原子結(jié)合，在電極表面形成鋰硫(LiSx)。當(dāng)LiFSI用作電解液時(shí)，就會(huì)形成硫酸鋰(LiSOx)。在測(cè)量了兩種鋰化合物的緊密程度后，他們發(fā)現(xiàn)，硫化鋰會(huì)簡(jiǎn)單地分裂以釋放鋰。然而，硫酸鋰是很難分離的，所以硫酸鋰是暫時(shí)的氧元素是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

通過(guò)結(jié)合微觀成分分析和模擬，我們可以看到什么化學(xué)鍵短暫斷裂，以及假如化學(xué)鍵斷裂會(huì)發(fā)生什么。在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的張吉光博士說(shuō)，這個(gè)過(guò)程使我們能夠識(shí)別電解質(zhì)的行為，引導(dǎo)我們計(jì)劃更好的電解質(zhì)，并提高鋰硫電池的循環(huán)壽命。

關(guān)于研究者來(lái)說(shuō)，下一步是研究電解質(zhì)增強(qiáng)劑，它在鋰的陽(yáng)極表面形成一層保護(hù)層，以抵抗電解質(zhì)的腐蝕用途。