蓋世汽車訊 據外媒報道，由美國達爾豪斯大學（Dalhousie University）的Jeff Dahn教授領導的研究小組，利用約65種不同的電解質，對無負極軟包電芯進行了生命周期性能分析。

（圖片來源：AZOM）

該項研究明確指出，對于提高無負極軟包電芯（尤其是鋰金屬電池）的能量密度，液體電解質是最有效的工具。

鋰金屬電池的重要性和局限性

對于消費設備和電動汽車而言，鋰金屬電池具有相對更高的功率密度和可靠性，無疑是上佳之選。在密度集中度（density concentration）和可負擔性方面，鋰金屬電池的表現優于領先鋰離子電池，從而創造了巨大的機會。

然而，鋰金屬電池也存各種缺點和局限性，如不可控鋰拓撲、枝晶生長、電解質快速惡化以及SEI鈍化不足造成的鋰供應損失，尤其是隨著碳質負極出現，這阻止了LMBs的商業化。

此外，大量電解質涌現，改善了與LMBs中所使用電解質有關的問題，而使用厚鋰箔作為反電極，為電芯提供了“無限”的鋰供應，同時彌補因嚴重的鋰離子損失而造成的不利影響。

鋰金屬電池液體電解質

利用醚基或碳酸鹽基溶劑，是生產LMB液體電解質電池的基礎。尤其是使用高鹽密度醚基電解質頗受關注。

與LIBs不同，對LMB電解質的研究仍處于早期階段。因此，評估候選電解質，對該領域的發展具有重要意義。因此，需要大量、公開的LMB液體溶液數據庫，來支持此類調查。

液體電解質的局限性

液體電解質雖然有優勢，但也存在一些局限性。由于鋰對溶液具有敏感性，以及隨后發生的鋰耗散，另外，海綿狀鋰濃聚物（spongy Li concentrations）導致鋰休眠（dormant Li）和枝晶生長，使電解質難以工作。因此，需要進一步開發和生產電解質，使其能在800次循環后保持80%的容量，以滿足電動汽車的需求。

研究人員對65種不同的電解質混合物進行生命周期分析，這些混合物由不同的添加劑溶液組成。

研究發現

將NMC811軟包電芯與不同構成的電解質結合使用。所有電芯的生命周期評估，都是在40°C的條件下進行的，在3.55-4.40V之間，充放電速率為0.2C/0.5C。為了除去多余的水分，所有單元都在Ar手套箱中切開，在120°C真空下脫水14h。

采用DOL、DME、DX和TTE溶劑液體的醚基溶液，已被證明是標準碳酸基系統的潛在替代品，尤其是與LiFSI或LiTFSI鹽結合時。與控制基準相比，添加5%的對甲苯磺酰異氰酸酯(PTSI)和Tris（2,2,2-三氟甲基），對比容量沒有影響。

電解質篩查顯示，只有五種電解質篩選的結果，類似或略好于對照組。只需加入1 wt% LiClO4，就可以提高功率保持率。不出所料，只有四種混合物略微改善了能量輸送。其他混合物與參考物匹配時，均對電芯有損害。復合物擁有不同的結構牲和化學反應性，在不同的重量百分比下，可能出現大量額外選項。

局限性

研究人員對這一概念進行了若干次模擬觀察。能量保持趨勢并不總與所使用的添加劑或共溶劑的數量相對應。例如，呋喃甲基酮（FMK）、MeTHF和PN，并未顯示與密度和能量保存之間存在緊密聯系。與碳酸鹽、雙鹽基相矛盾，傳統的醚溶劑，如DOL和DME，之前已被證明可以成功循環鋰金屬。

簡而言之，在無負極電芯中使用水電解質，要達到足夠的壽命，需要以大量的知識為基礎。與基準雙鹽溶液相比，五種混合物的性能有所提高，而其他混合物則有所下降。該數據集展示了液體LMB電解質存在的局限性，可以用作該領域的研究資源。

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