蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，由美國達(dá)爾豪斯大學(xué)（Dalhousie University）的Jeff Dahn教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用約65種不同的電解質(zhì)，對無負(fù)極軟包電芯進(jìn)行了生命周期性能分析。

（圖片來源：AZOM）

該項(xiàng)研究明確指出，對于提高無負(fù)極軟包電芯（尤其是鋰金屬電池）的能量密度，液體電解質(zhì)是最有效的工具。

鋰金屬電池的重要性和局限性

對于消費(fèi)設(shè)備和電動(dòng)汽車而言，鋰金屬電池具有相對更高的功率密度和可靠性，無疑是上佳之選。在密度集中度（density concentration）和可負(fù)擔(dān)性方面，鋰金屬電池的表現(xiàn)優(yōu)于領(lǐng)先鋰離子電池，從而創(chuàng)造了巨大的機(jī)會(huì)。

然而，鋰金屬電池也存各種缺點(diǎn)和局限性，如不可控鋰拓?fù)洹⒅L、電解質(zhì)快速惡化以及SEI鈍化不足造成的鋰供應(yīng)損失，尤其是隨著碳質(zhì)負(fù)極出現(xiàn)，這阻止了LMBs的商業(yè)化。

此外，大量電解質(zhì)涌現(xiàn)，改善了與LMBs中所使用電解質(zhì)有關(guān)的問題，而使用厚鋰箔作為反電極，為電芯提供了“無限”的鋰供應(yīng)，同時(shí)彌補(bǔ)因嚴(yán)重的鋰離子損失而造成的不利影響。

鋰金屬電池液體電解質(zhì)

利用醚基或碳酸鹽基溶劑，是生產(chǎn)LMB液體電解質(zhì)電池的基礎(chǔ)。尤其是使用高鹽密度醚基電解質(zhì)頗受關(guān)注。

與LIBs不同，對LMB電解質(zhì)的研究仍處于早期階段。因此，評估候選電解質(zhì)，對該領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。因此，需要大量、公開的LMB液體溶液數(shù)據(jù)庫，來支持此類調(diào)查。

液體電解質(zhì)的局限性

液體電解質(zhì)雖然有優(yōu)勢，但也存在一些局限性。由于鋰對溶液具有敏感性，以及隨后發(fā)生的鋰耗散，另外，海綿狀鋰濃聚物（spongy Li concentrations）導(dǎo)致鋰休眠（dormant Li）和枝晶生長，使電解質(zhì)難以工作。因此，需要進(jìn)一步開發(fā)和生產(chǎn)電解質(zhì)，使其能在800次循環(huán)后保持80%的容量，以滿足電動(dòng)汽車的需求。

研究人員對65種不同的電解質(zhì)混合物進(jìn)行生命周期分析，這些混合物由不同的添加劑溶液組成。

研究發(fā)現(xiàn)

將NMC811軟包電芯與不同構(gòu)成的電解質(zhì)結(jié)合使用。所有電芯的生命周期評估，都是在40°C的條件下進(jìn)行的，在3.55-4.40V之間，充放電速率為0.2C/0.5C。為了除去多余的水分，所有單元都在Ar手套箱中切開，在120°C真空下脫水14h。

采用DOL、DME、DX和TTE溶劑液體的醚基溶液，已被證明是標(biāo)準(zhǔn)碳酸基系統(tǒng)的潛在替代品，尤其是與LiFSI或LiTFSI鹽結(jié)合時(shí)。與控制基準(zhǔn)相比，添加5%的對甲苯磺酰異氰酸酯(PTSI)和Tris（2,2,2-三氟甲基），對比容量沒有影響。

電解質(zhì)篩查顯示，只有五種電解質(zhì)篩選的結(jié)果，類似或略好于對照組。只需加入1 wt% LiClO4，就可以提高功率保持率。不出所料，只有四種混合物略微改善了能量輸送。其他混合物與參考物匹配時(shí)，均對電芯有損害。復(fù)合物擁有不同的結(jié)構(gòu)牲和化學(xué)反應(yīng)性，在不同的重量百分比下，可能出現(xiàn)大量額外選項(xiàng)。

局限性

研究人員對這一概念進(jìn)行了若干次模擬觀察。能量保持趨勢并不總與所使用的添加劑或共溶劑的數(shù)量相對應(yīng)。例如，呋喃甲基酮（FMK）、MeTHF和PN，并未顯示與密度和能量保存之間存在緊密聯(lián)系。與碳酸鹽、雙鹽基相矛盾，傳統(tǒng)的醚溶劑，如DOL和DME，之前已被證明可以成功循環(huán)鋰金屬。

簡而言之，在無負(fù)極電芯中使用水電解質(zhì)，要達(dá)到足夠的壽命，需要以大量的知識(shí)為基礎(chǔ)。與基準(zhǔn)雙鹽溶液相比，五種混合物的性能有所提高，而其他混合物則有所下降。該數(shù)據(jù)集展示了液體LMB電解質(zhì)存在的局限性，可以用作該領(lǐng)域的研究資源。

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