德國科學(xué)家采用了一種新的陰極和電解液組合來提高鋰金屬電池的穩(wěn)定性。他們制造了一種能量密度為每千克560瓦時、庫侖效率為99.94%的裝置。

德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）和赫爾姆霍茲烏爾姆研究所（HIU）的研究人員制造了一種鋰金屬電池，采用了陰極和電解液的新組合，他們聲稱這種組合可以幫助該裝置達(dá)到每千克560瓦時的能量密度。

該電池基于一種低鈷、富鎳的層狀陰極，稱為NCM88。科學(xué)家們說，與市售有機(jī)電解質(zhì)LP30相比，NCM88具有較高的能量密度和更好的穩(wěn)定性。”在LP30電解液中，粒子裂紋出現(xiàn)在陰極上，”HIU教授StefanoPasserini解釋道電解液在這些裂縫內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，破壞結(jié)構(gòu)，并在陰極上形成厚的苔蘚狀含鋰層。”

據(jù)研究人員稱，這種反應(yīng)會對電池的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響，是目前阻礙其技術(shù)和商業(yè)成熟度的主要問題。為了解決這一問題，他們使用了一種低揮發(fā)性、不易燃的離子液體電解質(zhì)（ILE），其中含有兩種陰離子，即雙（氟磺酰）酰亞胺（FSI）和雙（三氟甲磺酰）酰亞胺（TFSI）。

他們進(jìn)一步解釋說，新陰極和電解液的組合有利于在電解液中形成陰極-電解液界面（CEI）層，保護(hù)NCM88表面免受與電解液本身的有害反應(yīng)，從而避免形成微裂紋。據(jù)說，雙陰離子電解質(zhì)還顯示出與鋰金屬和用于該裝置的高壓正極材料的兼容性。

“該電解液的初始比容量為214mAhg?1，在1000次循環(huán)中保持了88%的卓越容量，平均庫侖效率為99.94%，”德國研究小組指出，電解液的新配置顯著減少了富鎳陰極的結(jié)構(gòu)變化。庫侖效率是指同一循環(huán)內(nèi)的放電容量與充電容量之比。

關(guān)于電池的所有細(xì)節(jié)都可以在最近發(fā)表在《焦耳》雜志上的一篇論文中找到，這篇論文稱雙陰離子-離子液體電解質(zhì)能夠在鋰金屬電池中實現(xiàn)穩(wěn)定的富鎳陰極。