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双重电解质可为长寿命电池提供新化学反应

导读 能源部橡树岭国家实验室的研究人员开发出一种新的非常规电池化学,旨在生产比以前认为可能更长寿命的电池。在美国化学学会杂志上发表的一项

能源部橡树岭国家实验室的研究人员开发出一种新的非常规电池化学,旨在生产比以前认为可能更长寿命的电池。

在美国化学学会杂志上发表的一项研究中,ORNL的研究人员质疑一个长期以来的假设,即电池的三个主要组成部分-正极,负极和离子导电电解质-在设备中只起一个作用。。

该团队新电池设计中的电解质具有双重功能:它不仅可用作离子导体,还可用作阴极补充剂。通过使用ORNL开发的固体电解质实现这种协同化学,可以进一步提高电池的容量并延长设备的使用寿命。

“这种双功能电解质彻底改变了传统电池的概念,为具有前所未有能量密度的电池设计开辟了一条新途径,”ORNL的成都梁说。

该团队在锂氟化碳电池中展示了这一新概念,由于其高能量密度,稳定性和长保质期,被认为是最好的一次性电池之一。当ORNL研究人员加入固体硫代磷酸锂电解液时,如果每个组件独立作用,电池产生的容量比其理论最大值高26%。Liang解释说,这种增加是由电解质和阴极之间的协同相互作用引起的。

“随着电池放电,它会产生氟化锂盐,进一步催化电解质的电化学活性,”梁说。“这种关系将电解质-通常是容量中的非活性组分-转化为活性组分。”

容量的提高可以转化为数年甚至数十年的额外寿命,具体取决于电池的设计和使用方式。更长寿命的一次性电池需要诸如人工心脏起搏器,射频识别装置,遥控无钥匙系统和传感器之类的应用,其中不可能或不希望更换或再充电电池。

“如果你有心脏起搏器,你不想每10年接受一次手术更换电池,”梁说。“如果电池可以使用30到50年怎么办?我们的基础研究是通过新的设计机制开辟这种可能性。”

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