【科技】优化电解液可增加锂空气电池容量 有望使其成为电动车电池新星

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来自加利福尼亚大学伯克利分校劳伦斯伯克利国立研究所卡内基·的梅隆大学和德国燃烧技术研究所的研究者共同研究表明，电解液可以比较有效地增加锂空气电池的容量。 该电解液由释放大量电子的阴离子和释放电子少的非水溶剂组成。 这项研究发表在美国《国家科学院刊》上。

对电动汽车来说，金属空气电池确实是最有魅力的潜在星球，重量轻，能量密度高，续航长，一体化了电动汽车所需的特征。 但是，锂空气电池迄今为止有致命的缺陷，即固体反应生成物堆积在正极，由于放电停止而无法活跃。 非水溶性锂空气电池电化学反应的产物是过氧化锂。 过氧化锂不溶于质子惰性有机溶剂，在阴极表面形成沉积物，最终阴极不再反应，电池容量下降。

一些研究机构试图克服这个问题，其中之一是调整电解液以提高中间产品的溶解度。 对电解液进行了定性定量的研究，测定了通过溶解氧化锂来提高电池容量的方法。 他们设计的电解液，可以将电池容量增加4倍，说明阴离子在电池循环中起着重要的作用。

然后，用扫描电子显微镜检查了过氧化锂在阴极表面的堆积形态。 结果表明，电池容量的增加可能是由于no3-(硝酸离子团带1单位负电荷)诱导可溶性氧离子的出现而增加的。 核磁共振进一步证实了no3-离子在电解液中发射电子方面发挥重要的意义。

另外，研究了溶剂的热力学性质，得到了阴离子发射电子数如何影响电池容量的定量模型。 他们使用主要用于研究相邻粒子之间的相互作用的简化伊辛模型描述了锂离子溶剂化层。 给出溶剂电子释放的函数，表明在假定电解液在锂离子溶剂化层中的位置为常数的条件下，随着no3离子浓度的增加，可以在溶剂化层中占有更多的位置。

利用该模型，研究者绘制了等高线图，为研究金属空气电池提供了广义的工具。 结果表明，可以释放大量电子数的阴离子，不能形成氧化锂，可以提高电池容量。

这项研究表明电解液的目标中间产物是克服锂空气电池缺陷和提高电池容量的方法。 另外，该模型还可以广泛应用于其他金属空气电池。