電解液對電池的影響有多大?

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，測試電池能夠維持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)對鋰原子和硫原子的束縛更強，根本不釋放它們。其用途是電池功能靈敏衰退;幾十次運行后，電池就沒電了。

電動汽車令人擔(dān)憂的一個問題是，司機們不希望在高速公路上長時間行駛時被卡在充電站之間。這些擔(dān)憂促使消費者購買低排放汽車。本研究的用途為高能鋰硫電池的規(guī)劃指導(dǎo)增添了另一個重要因素。

為了確定電解質(zhì)對鋰硫電池的影響，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)境分子實驗室的設(shè)備對電池的充放電能量進行了持續(xù)測試，最后對電極進行了查詢分析。

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，就會形成硫酸鋰(LiSOx)。在測量了兩種鋰化合物的緊密程度后，他們發(fā)現(xiàn)，硫化鋰會簡單地分裂以釋放鋰。然而，硫酸鋰是很難分離的，所以硫酸鋰是暫時的氧元素是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

通過結(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)鍵斷裂會發(fā)生什么。在國家實驗室領(lǐng)導(dǎo)這項研究的張吉光博士說，這個過程使我們能夠識別電解質(zhì)的行為，引導(dǎo)我們計劃更好的電解質(zhì)，并提高鋰硫電池的循環(huán)壽命。

關(guān)于研究者來說，下一步是研究電解質(zhì)增強劑，它在鋰的陽極表面形成一層保護層，以抵抗電解質(zhì)的腐蝕用途。