稀释高浓度电解质的锂金属电池可以为未来提供动力

我们大多数人都花很多时间坐在充电点附近为我们的手机、平板电脑和笔记本电脑充电。为这些设备供电的锂离子电池通常需要很长时间才能充电。因此，在设计需要快速充电和长时间放电的电动汽车时，使用这些电池成为一个挑战。另一方面，锂金属电池 (LMB) 具有非常高的能量密度，与锂离子电池相比，充电时间很短。

然而，LMB 远非完美的电池解决方案。它们的缺点是电流效率低、循环性差，并且容易形成锂枝晶——在电极上沉积过多的锂。科学家们发现，使用用醚类溶剂稀释的高盐浓度电解质 (HCE) 可以解决这些问题并提高性能。然而，正确理解 HCE 稀释如何在广泛的工作温度范围内影响 LMB 的工作仍然是一个悬而未决的问题。

在最近发表在《化学工程杂志》上的一项研究中，由大邱庆北科技学院的 Hongkyung Lee 教授和 Hochun Lee 领导的研究小组承担了了解 HCE 稀释对 LMB 循环在很宽的温度范围内的影响的任务。Hongkyung Lee 教授解释说：“电解质确定性界面稳定性是确保电池性能的关键问题。这项工作为稀释高浓度电解质以稳定高反应性锂表面提供了合理的策略。本研究的发现可以为设计电解质微观结构提供线索，确定其对宽温度范围内界面稳定性的根本影响，并有助于锂金属电池在实践中的稳定循环。”

HCE 通常是恶性的，稀释它们可以增加细胞内的离子迁移并改善电极的润湿性。该团队采用了一种新的 HCE 稀释技术，使他们能够在 2-60°C 的温度下展示出良好的 LMB 循环性能。为了研究，对模型 HCE 以及用 1,1,2,2-四氟乙基 2,2,3,3-四氟丙基醚 (TTE) 稀释的 HCE 进行了比较电化学分析。

实验结果表明，TTE 稀释显着改善了 Li+离子传输并减少了低温下的树枝状锂电镀，这对于保持循环稳定性至关重要。还发现 TTE 是形成热稳定固体电解质界面的原因，该界面决定了 LMB 的高温循环能力。综合分析还表明，TTE 稀释也可以证明有利于锂电池的高压循环。

锂金属被认为是下一代电池的终极阳极。Lee 教授表示：“通过我们的研究，我们试图在不牺牲充电率的情况下加强循环时间更长、能量密度更高的电池的开发，这是更长里程的电动汽车的先决条件。”这项研究的见解可用于设计具有长期循环稳定性的小而轻但高效的电池，可作为无人机、步行机器人和物理增强的电源。

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