液化气体电解质是一种更安全的高能电池

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美国的工程师们已经证明了液化气体电解质可以同时为锂金属电池提供高能量密度和温度弹性。

普利兹克分子工程教授Y. Shirley孟(左)和她的团队,包括博士生尹益杰(右),展示了液化气体电解质不仅更安全,而且有更可持续的运行前景
普利兹克分子工程教授Y. Shirley孟(左)和她的团队,包括博士生尹益杰(右),展示了液化气体电解质不仅更安全,而且有更可持续的运行前景次Sayahpour

由芝加哥大学普利兹克分子工程学院Y. Shirley孟教授领导的团队开发的液化气体电解质(LGE)也为可持续的、可大规模开发的灭火电池提供了一条途径。孟的加州大学圣地亚哥分校实验室参与了这项研究,详情见自然能源

纳米工程博士生、该论文的共同第一作者尹益杰说:“2017年,加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师团队发现了氢氟碳化合物分子,它们在室温下是气体,在一定的压力下会液化。然后他们发明了一种新型的电解质,被称为液化气体电解质。”相关研究结果发表在科学

LGE被认为极大地拓宽了电解质溶剂分子的选择。筛选得到的氟甲烷和二氟甲烷小分子具有熔点低、动力学快、电压窗宽等特点。随着共溶剂的结合,这些特性使这些液化气电解质表现出优异的低温性能(< -60°C), Li金属库仑效率(> 99.8%),以及高性能的高压阴极。

根据芝加哥大学的说法,LGE电解质还不是“完美的”,因为所使用的分子的饱和蒸汽压很高,仍然是易燃的。

Yin向Yang提到,在后续工作中,他希望用最小的醚分子——二甲醚(Me2O)来代替溶剂化能力强的粉末液体共溶剂。

尹在一份声明中说:“作为一种气体分子,Me2O只能用于液化气。”“它可能只在加压系统下工作,它可能提供更好的锂金属界面和稳定性,同时保持快速动力学。”

Yang说:“如果我们继续使用目前的FM和DFM弱溶剂,现有的高压和可燃性缺点将不会改变。”“相反,我们应该致力于寻找更多的氟化碳键分子。”

两者参照氟甲烷的结构,寻找碳链较长的氟化分子,同时保持液化气体的固有优势,如低熔点、低粘度,并保持一定的极性。考虑到这些特性,该团队专注于1,1,1,2四氟乙烷(TFE)和五氟乙烷五氟乙烷(PFE),他们说,它们在−78到+80°C之间保持>3 mS cm - 1离子电导率。

这两种分子也是一些灭火器的主要成分,这意味着分子是不易燃的,具有灭火性能。