研究人员开发新设计 可实现更持久更强大的锂离子电池

锂离子电池使我们现在认为理所当然的轻量级电子设备成为可能，也使电动汽车快速发展成为可能。但是，世界各地研究人员正在继续挑战极限，以实现更高能量密度，即在给定质量材料中可以储存更多能量，从而提高现有设备性能，并有可能实现新应用，如长距离无人机和机器人。

一种很有前途的方法是使用金属电极代替传统的石墨，在阴极有更高的充电电压。然而，这些努力一直受阻于与分离电极的电解液发生的各种不必要化学反应。现在，麻省理工学院和其他地方的一个研究小组发现了一种新型电解质，它能克服这些问题，并能使下一代电池的单位重量功率大幅跃升，同时又不牺牲循环寿命。

麻省理工学院教授Ju Li、Yang Shao-Horn和Jeremiah Johnson，博士后薛伟江，以及麻省理工学院、两个国家实验室和其他地方的其他19人在《自然能源》杂志上发表论文，报告了这项研究。研究人员表示，这一发现可以使现在通常每公斤能储存约260瓦时的锂离子电池，有可能达到每公斤储存约420瓦时。这将转化为电动汽车更长的续航里程和便携式设备上更持久的电力。

在布鲁克海文国家实验室拍摄的X射线断层图像显示，使用传统电解液的电池一个电极中的颗粒出现了裂纹。研究人员发现，使用一种新型电解质可以防止大部分的这种裂纹。这种电解质的基本原料价格低廉，而且制造它的过程也很简单。所以，研究人员表示，这一进展可以比较快地实现。

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几年前，这个研究小组的一些成员开发了这种电解质，但用于不同的应用。它是开发锂空气电池的努力的一部分，而锂空气电池被视为最大化电池能量密度的最终长期解决方案。但这种电池的开发仍然面临许多障碍，这种技术可能还需要几年时间。

这种电极材料的新应用是 "有些偶然地 "发现的，因为几年前，最初是在一家旨在开发锂空气电池的合作企业中开发出来的。现在还真的没有什么东西可以让锂空气电池很好的充电，与现有的液体电解质相比，研究人员设计了这些有机分子，希望可能赋予其稳定性。他们开发了三种不同的基于磺酰胺的配方，他们发现这些配方对氧化和其他降解效应具有相当的抵抗力。然后研究人员决定用更标准的阴极来代替这种材料进行尝试。

他们现在使用的这种电解液的电池电极类型，是一种含有一些钴和锰的氧化镍，是当今电动汽车行业的主力军，由于电极材料在充电和放电的过程中会异性膨胀和收缩，因此在使用传统电解质时，可能会导致开裂和性能下降。但在与布鲁克海文国家实验室合作的实验中，研究人员发现，使用新的电解液可以大幅降低这些应力腐蚀开裂退化的情况。