新电解质解决方案，轻量化电子设备更进一步

文/陈根

锂离子电池使得轻量化的电子设备成为可能，电动汽车生产的快速扩张正得益于此。

但是，锂离子电池也面临电动汽车的里程限制，当前，世界各地的研究人员正在继续推动研究，以实现更大的能量密度（即在给定质量的材料中可以存储的能量），从而提高现有设备的性能，包括实现远程无人机和机器人等新应用。

一个很有前途的方法是用金属电极代替传统的石墨，这将在阴极上有更高的充电电压。然而，由于分离电极的电解液发生了各种不必要的化学反应，这以研究也受到了阻碍。

现在，麻省理工学院的一个研究小组发现了一种新的电解液，它可以在不牺牲循环寿命的情况下，克服这些问题。研究人员表示，这一发现可能使锂离子电池（现在通常每公斤能储存260瓦时左右）变成每公斤能储存420瓦时左右。这将导致电动汽车的续航里程延长，便携式设备的续航里程延长。

电解液是一种溶液，当锂离子充电时，它会在阳极和阴极之间来回携带锂离子。更具体地说，金属合金中的原子很容易溶解在电解质溶液中，随着电池的循环，电极会脱落并不最终开始开裂和降解。

此次研究中，新电解质被证明具有很强的抗金属原子溶解能力，这防止了质量的损失和通常会出现的开裂问题。它还将电极表面多余化合物的积累减少了十倍以上且仍允许电池充电所需的锂离子轻松移动。

这种电解液具有抗高能富镍材料氧化的化学性能，可以防止颗粒破裂，并在循环过程中稳定正极。这种电解质还可以稳定、可逆地剥离和电镀锂金属。而这则是实现可充电锂金属电池的重要一步，其能量是最先进的锂离子电池的两倍。

这一发现将促进进一步的电解质研究和锂金属电池液态电解质的设计，可跟固态电解质相媲美。这可能会导致智能手机或电动汽车重量相同，但在两次充电之间的使用时间更长，这对交通运输来说意义重大。

研究人员表示，他们的下一步是扩大生产规模，因为利用现成的商业原料，通过一个非常简单的反应就可以实现该技术。只是目前，用于合成电解液的前体化合物价格仍然昂贵，但如果能得到市场的认可，或许就将进一步扩大规模推动价格下跌。