新開發磺醯胺基電解質,可望實現長壽命、大容量之鋰金屬電池開發

 

刊登日期:2021/7/1
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以麻省理工學院(MIT)為中心所組成的研究團隊針對鋰金屬電池,開發了一項能確保正極之過渡金屬氧化物類電極穩定性,延長充放電循環壽命的電解質。新電解質係以磺醯胺(Sulfonamide)為基底的電解質,對於構成正極之過渡金屬的陽離子溶出具有高抵抗力,並能抑制充放電循環之際的膨脹收縮以及衍生的破裂狀況,將可望對次世代鋰金屬電池的開發有所貢獻。

研究團隊在因應各種電池的電解質研究過程中,發現了可抑制與過渡金屬氧化物正極反應的磺醯胺基電解質。在利用LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正極的研究中,確認在鋰離子通過之際,能抑制鎳等過渡金屬的陽離子溶出,且使用新磺醯胺基電解質,並未發現有一般使用液體碳酸鹽類電解質時正極出現許多破裂的狀況。此外,經過多次充放電循環後,產生於電極表面的化合物堆積也減少至10倍以下。

另在鋰金屬電池的實證實驗中,達成了230 mAh/g的比容量、420 Wh/kg的能量密度,確認實現了先進鋰離子電池約2倍的大容量。且在100次充放電循環後,仍可達成99.65%的庫倫效率(Coulombic Efficiency)。

研究團隊表示,新開發的電解質採用了已商用的初始原料,以非常簡單的反應即可製造。雖然一部分的中間前驅物化合物較為高價,但可透過量產效果達到低價格化之目的。新電解質的應用將可望促進高電壓、大容量之次世代鋰金屬電池的開發。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/210412_lithium-batteries.html
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