【写作竞赛】优化电解质的浓度是提高锂空气电池的循环性能的新途径

随着全球环保意识的加强,开发具有环保可持续且高能量密度的能源逐渐成为人们关注的焦点,其中环保节能型汽车愈来愈得到到大家的青睐。对于未来新能源汽车的发展,高能量密度的二次电池的开发研究将是实现这一要求的重中之重。而实现这一重要使命最理想的能源存储设备就是最近大家研究的热点——锂空气电池。

锂空气电池采用电化学当量最高的金属锂(3860mAh/g),其理论比能量达到11140Wh/kg,比现有锂离子电池高出l一2个数量级,最重要的是此类电池的反应物为空气中的氧气,并不需要辅助设对其储存,这样无论在质量和体积方面都将是优于其它二次电池重要特点。然而在实际研究中还面临着诸多问题:能量转换效率低、倍率性能差、电极结构及电解液的稳定性等,其中解决电解液的稳定性将是突破锂空二次电池的各种限制使其达到商业可用的瓶颈。

最近日本产业技术综合研究所周豪慎教授带领其课题组在锂空气电池电解液方面取得了新进展,以三氟甲磺酸锂(LiTFSA)作为锂盐,三甘醇二甲醚(triglyme),四甘醇二甲醚(tetraglyme)等室温下具有较低的蒸汽压作的溶剂为电解液进行研究,研究发现锂盐的浓度严重影响电池的性能。通过优化实验发现,当锂盐和溶剂的摩尔浓度比达到1:5时,电池性能达到最优。在电流密度为500mAh/g时能进行20次稳定循环,即使电流密度达到1000mAh/g时也能稳定循环10次,这在解决电池循环稳定性及倍率性能上有很大的提高。由此可见寻找合适的电解液及探索最优的工艺将是突破锂空气电池瓶颈的关键一步,并且也为开发利用其它体系电解液提供了一个崭新的方法,相关成果发表在Advanced Energy Materials