离子液体电解液帮助强化锂电池性能

2024-09-13 14:58:12 sh默尼 1

电池通过一种叫做电解质的液体在两个电极(带负电的阳极和带正电的阴极)之间移动带电粒子来储存能量。在锂离子(Li-ion)电池中,锂离子在电池充电时从阴极移动到阳极,并存储在阳极中。当电池放电时,离子回到阴极,产生电流。大多数现有的锂离子电池使用石墨作为阳极。


但是用硅代替石墨可以显著提高能量密度。但锂离子电池以易燃而闻名。将电解液(离子在电极之间移动的关键部件)换掉是解决这个问题的主要方法。研究人员正在研究使用离子液体——本质上是一种熔点很低的盐,在室温下是液体——来使硅电极电池更安全。


在发表在《电化学学会杂志》上的一篇文章中,研究人员评估了使用硅阳极和离子液体电解质的电池在高温下的性能。提高电池的温度增加了电解质中锂离子的导电性,克服了离子液体在室温下不能很好地导电的事实。证明这些电池可以在高温下工作,也可以使运行中容易过热的大型电池组变得更简单。


一些离子液体电解质比其他电解质表现更好的一个驱动因素可能在于硅电极锂离子电池的一个关键特征:在硅上形成一层薄膜。当开始给电池充电时,锂从阴极移动到阳极。但在这个过程中,电解质开始分解,并在阳极表面形成一层称为钝化层的薄膜。对于在较高温度下表现良好的离子液体电解质,研究人员发现了更强的钝化层以及电解质中锂离子迁移率提高的证据。

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