电子产品的发展离不开电池技术的支撑,手机、笔记本电脑、平板电脑等各种电子设备之所以能够得到广泛使用主要是益于安全、稳定、功率密度更高的锂离子电池技术,但随着新能源汽车的蓬勃发展,锂离子电池的性能已经越来越难以满足需求。而固态电池是电池技术发展的一个重要方向,比如锂金属电池,其理论容量要比锂离子电池高出一个数量级,但受限于材料,这种电池非常不稳定,极为易燃和发生爆炸。
而近日,美国芝加哥大学的研究团队解决了这一难题,他们开发出了一种非易燃、不挥发的系统,使用无溶剂的无机熔盐来制造电池,所制作的电池安全性极高,并且相比于锂离子电池,可以将能量密度提高2倍。
传统的锂金属电池制造方法需要将锂盐溶解在溶剂中制成电解液,而那些易挥发、易燃的溶剂正是引发安全问题的罪魁祸首,长期以来,相关的研究人员一直在尝试使用不同的溶剂或是改变盐的浓度来解决这一问题。但这种尝试一般只有两个结果,要么是使用固态无机物作为电解液,这种电池更安全,但是无法达到锂金属电池最大的理论性能;要么使用液体电解液,电池性能确实更强大,但也非常不安全。
芝加哥大学的团队此次采用了一种新的思路,他们不再追求将锂盐溶解在溶剂中,而是通过熔化锂盐来使其成为液体。而这就需要创造一种在低温下就能熔化的新型锂盐,要求当达到这种锂盐熔化的温度时,电池其他部分的锂金属不会熔化。
据悉,纯氯化锂在略高于600℃的温度下熔化,锂金属在180℃熔化,这意味着如果想要达到设计的要求,熔盐电解液的熔点要比这低得多。而此次,研究团队创造的就是一种在45℃就能熔化的盐Li0.3 K0.35Cs0.35FSA三元熔盐,所制造的电池可以在80℃—100℃下安全运行。
下一步,该团队将继续研究熔点更低的盐成分,最终目标是制造出在室温下安全运行的强大锂金属电池。研究团队表示:“你怎么能把温度降到25°C或30°C?从研究和应用的角度来看,这是非常令人兴奋的。我们有机会创造一种非常有影响力的电池,有助于解决能源存储这一关键的全球挑战。”