斯坦福大学研发出新型锂基电解质，锂金属电池性能大幅提高

2020-06-23 16:20

研究人员表示电解液的设计变得越来越奇特，虽然有些已经显示出良好的前景，但他们的生产成本非常昂贵。而他们发明的FDMB分子则方便大批量生产，且价格便宜。

研究小组在锂金属电池中测试了这种新型电解质。结果是戏剧性的。经过420次的充放电，实验电池保持了90％的初始电量。在实验室中，传统的锂金属电池在大约30次循环后停止工作。

研究人员还测量了锂离子在充电和放电过程中在正极和负极之间转移的效率，这一特性被称为“库仑效率”。崔毅教授说：“如果你给1000个锂离子充电，放电后你能得到多少？理想情况下，你希望得到1000个，但这样的库伦效率必须达到100％。要在商业上可行的话，库伦效率则必须至少达到99．9％。在我们的研究中，半电池的库伦效率为99．52％，完整电池的库伦效率则高达99．98％。是个难以置信的结果。”

对于潜在的消费类电子产品的应用，斯坦福大学的研究小组还测试了FDMB电解质在无阳极锂金属袋电池中的应用。

“我们的想法是只使用阴极一侧的锂来减轻重量，”该研究的共同第一作者汉森·王（Hansen Wang）说，“无阳极电池在容量下降到80％之前可以运行100次循环，虽然不如同等容量的锂离子电池500到1000次循环，但仍是性能最好的无阳极电池之一。”

美国能源部（DOE）正在资助一个名为Battery500的大型研究项目，以使锂金属电池成为可能，便于汽车制造商制造出更轻、续航里程更长的电动汽车。通过改进阳极、电解质和其他组件，Battery 500的目标是将锂金属电池的发电量提高近两倍，从2016年该项目启动时的每千克180瓦时提高到每千克500瓦时。

崔毅说：“我们实验室的无阳极电池达到了每千克325瓦时。我们的下一步可能是与Battery500的其他研究人员合作，构建接近联盟目标每千克500瓦时的电池。”

除了更长的循环寿命和更好的稳定性，FDMB电解液也不像传统电解质那么易燃。

研究人员表示该研究提供了一个设计原则，人们可以应用它来设计出更好的电解质。他们只展示了一个例子，还有很多其他的可能性。

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