日本開(kāi)發(fā)新一代 鋰離子電池電解液

據(jù)日本媒體報(bào)道，以東京大學(xué)研究生院工學(xué)系研究科教授山田淳夫與助教山田裕貴為核心組成的研發(fā)小組，發(fā)現(xiàn)了鋰離子電池可實(shí)現(xiàn)多種電解液的設(shè)計(jì)新方向。該研發(fā)小組開(kāi)發(fā)出了極“濃電解液”，決定充電速度的Li+濃度達(dá)到以往電解液的4倍以上。該研究顛覆了“電解液溶劑只能使用碳酸乙烯酯(EC)”這一鋰離子電池誕生20多年來(lái)，技術(shù)人員一直深信不疑的定論。

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據(jù)報(bào)道，東京大學(xué)開(kāi)發(fā)的高濃度電解液具備所有溶劑都與Li+進(jìn)行配位的特殊構(gòu)造。另外，Li+與陰離子連續(xù)結(jié)合的特點(diǎn)也不同于以碳酸乙烯酯(EC)為溶劑的普通低濃度電解液。普通電解液的Li+濃度為1mol/L左右，此時(shí)離子導(dǎo)電度最大。這種濃度必需使用EC溶劑。如果使用EC以外的溶劑，電極會(huì)嚴(yán)重劣化。因?yàn)閷?duì)于石墨等層狀負(fù)極，溶劑是在被Li+溶劑化的情況下進(jìn)入(共合體)層間，電解液會(huì)繼續(xù)發(fā)生還原分解。基于這種定論，Li+的高濃度化以及EC以外的溶劑的探討變成了電池研究人員之間的盲點(diǎn)。

山田等人的研發(fā)小組著眼于這一盲點(diǎn)，向此前基本沒(méi)考慮過(guò)的電解液高濃度化發(fā)起了挑戰(zhàn)。高濃度電解液的離子載體密度非常高，有助于提高界面反應(yīng)頻率，因此可實(shí)現(xiàn)時(shí)間不到以往1/3的快速充電。而且，選擇的鹽和溶劑的不同組合，還能表現(xiàn)出不同的特性。在對(duì)各種溶劑進(jìn)行調(diào)查的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，除了通過(guò)提高濃度抑制共合體之外，很多溶劑還觀測(cè)到了還原穩(wěn)定化。無(wú)需使用之前必不可少的EC溶劑，在以前屬于實(shí)用電解液討論范圍之外的乙醚系、亞砜系、砜系、腈系等多種有機(jī)溶劑中均發(fā)現(xiàn)石墨負(fù)極和鋰金屬負(fù)極會(huì)可逆動(dòng)作。