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研究人员展示液化气电解质助力开发防火、可回收的锂金属电池

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来源:网络

  

时间:2022-06-30 20:29

  

随着社会向电气化时代的转变,人们必须不断发展储能技术来满足日益增长的需求。为了实现无排放的未来,广泛使用的锂离子电池需要在高能量密度、安全性、温度弹性和环境可持续性方面得到极大的改善。

据国外媒体报道,芝加哥大学普利兹克分子工程学院Y. Shirley Meng教授领导的工程师团队论证了液化气体电解质可以同时提供这四种基本性质。这项研究由加州大学圣地亚哥分校和芝加哥大学的孟实验室联合进行,开辟了一条大规模开发领先、可持续和防火电池的道路。

2017年,加州大学圣地亚哥分校的一个纳米工程师团队发现了氢氟碳化合物。这种分子在室温下是气体,在一定压力下会液化。然后,研究小组发明了一种新的电解质,叫做“液化气体电解质”(LGE)。

液化气电解质的使用大大拓宽了电解质溶剂分子的选择范围。所选用的氟甲烷和二氟甲烷小分子具有熔点低、动力学快、电压窗口宽的特点。在此基础上,结合助溶剂,这些液化气电解质表现出优异的低温性能,锂金属库仑效率(gt;99.8%)和高性能高压正极。然而,LGE电解液仍然存在一些缺陷。因为所用分子的饱和蒸汽压很高,而且和大多数电解质一样易燃,导致系统存在安全和环保风险。

研究人员想用最小的醚分子二甲醚代替溶解性很强的液体助溶剂。“作为一种气体分子,Me2O只能用于液化气体,”加州大学圣地亚哥分校纳米工程专业的博士生尹说。它只能在加压系统中工作,可以提供更好的锂金属界面和稳定性,同时保持快速的动力学。"

加州大学圣地亚哥分校纳米工程专业的博士生杨希望进一步改进这一系统。“如果继续使用现在的FM和DFM弱溶剂,高压易燃的缺陷无法改变。相反,研究人员应该专注于寻找碳氟键增加的分子。”

研究人员参考氟甲烷的结构,寻找碳链更长的氟化分子,同时保持液化气固有的优势,如低熔点、低粘度和一定的极性。考虑到上述所有要求,提出了1,1,1,2四氟乙烷和五氟乙烷(PFE)。更令人惊讶的是,这两种分子是一些灭火器的主要成分。不仅不可燃,而且灭火性能优异。

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