2023-07-29 07:56
锂金属电池被视为下一代电池解决方案之一，研究人员一直在尝试使用纳米工程技术以及可替代的固体或液体电解质来提高它们的性能。据外媒报道，斯坦福大学（Stanford University）的研究人员开发了一种新策略，为锂金属电池设计高熵电解质，可以大幅提高电池在高电流密度下的循环稳定性。
研究人员表示：“通过增强电极界面的电化学稳定性，可以大大提高循环性能，但是要同时实现高离子电导率，仍然具有挑战性。新电解质设计策略可以有效地制造高熵电解质，通过增加电解质中的分子多样性来增强锂金属电池。”
研究人员的主要目标是促进电解质设计，使其具有更好的离子传输能力，且不会损害锂金属电池的稳定性。为此，研究人员提出一种策略，用于调节具有广泛离子簇的弱溶剂化电解质中的溶剂结构。
作为研究的一部分，研究人员使用X射线散射技术并运行分子动力学（MD）模拟（即基于计算机的分子系统模拟）来应用所提出的策略，从而确定有利于锂金属电池电解质的稳定性和离子电导率的特性。结果发现，在弱溶剂化电解质中，通过熵效应可以减少离子聚集，同时保留典型的富含阴离子的溶剂化结构。
与传统的弱溶剂化电解质相比，具有较小尺寸簇的电解质的离子电导率可以提高两倍，在无负极LiNi0.6Mn0.2Co0.2 (NMC622)||Cu软包电池中，能够以高达2C（6.2 mA cm - 2）的高电流密度稳定循环。通过改进三种不同的弱溶剂化电解质体系的性能，这种设计策略的有效性得到了验证。
不久的将来，这种新方法或将有助于为锂金属电池设计各种电解质，不断提高其性能，从而为各种电子产品供电，包括电动或混合动力汽车、医疗设备和其他先进技术。
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