香港大學(HKU)開發了一項具有高溫耐性、高安全性、可承受長期充放電循環之鋰金屬電池。
既有的市售電池技術使用液體電解質與碳質陽極,但在安全方面仍有疑慮且使用壽命有限,尤其是在高溫下的功率密度問題仍有待解決,亦有許多研究投入於具有高理論電力容量且適用於鋰金屬負極之安全固體電解質的開發。為了實現此一目標,香港大學開發了一項無微裂紋(材料內部形成的微小裂紋或縫隙)之聚合物電解質,將可促進電池的長壽命化並提高高溫下的安全性。
開發的無微裂紋聚合物電解質可利用一階段合成所需化合物之「單步驟點擊反應(One-step Click Reaction)」進行生產,且新材料具有抗枝晶生長、不可燃性、達5 V之高電化學穩定性窗口,以及高溫下離子傳導率3.1×10−5 Scm−1等顯著的特性。此特性係由於無微裂紋薄膜內的硼酸根陰離子促進了Li+離子的選擇性傳輸並抑制了枝晶的形成。
透過這些陰離子網絡聚合物薄膜,鋰金屬電池在高溫下的安全性提升,並可應用於承受長時間充放電循環的儲能裝置用途。具體而言,電池在100°C的溫度下經過450個循環後,容量維持率為92.7%,平均庫侖效率為99.867%。一般液態電解質鋰金屬電池在高溫下的循環性能通常低於10次循環。香港大學表示,除了在高溫場域的應用之外,無微裂紋電解質膜由於低過電位,故可望應用於急速充電。此項技術將有助於促進潔淨能源利用的發展。