近日普渡(Purdue)大學 Vilas Pol 能源研究中心 (ViPER) 研究發現開發高能量密度及可充電鋰金屬電池，並解決過去醚基電解質的電化學氧化不穩定性問題。
該研究發表於2月10 日的自然通訊(Nature Communications )期刊上，這是一份經同儕審查並開放取用由 Nature Portfolio 出版的科學期刊。該論文第一作者鄭力(Zheng Li) 為該校化學工程學院研究生，表示主要為重點是設計材料結構，可製造出高容量，用於下一代更安全的鋰離子、鋰硫、鈉離子、固態和超低溫電池系統。
該校化學工程學教授Vilas Pol自2014年以來一直領導普渡大學一流的實驗室，從事電池製造、電化學和熱安全等領域的測試。教授表示：為降低碳排放目標、能源儲存技術快速增長，以及因應消費電子和電動車市場對能源儲存系統的龐大需求，都需要具有更高能量密度和增強安全性的下一代鋰電池。
透過詳細的經典分子動力學(MD)模擬和密度泛函理論(DFT)計算，以及多模式實驗分析，用高能量鋰金屬替代傳統的石墨陽極材料是一種非常有前途的方法，當使用高度非極性的二丙醚作為電解質溶劑時，實際操作鋰金屬電池(LMB) 在業界可行的組態下，低濃度醚基電解質可以長期成功地承受高電壓（4.3伏特），調節醚基電解質的溶劑化結構可以重新排列溶解物種的降解順序，並選擇性地在陰極表面形成堅固的保護層。同時，它還調整表面電雙層的組成，以防止醚的氧化。這種獨特的動力學抑制方法不同於傳統策略，例如使用超高濃度電解質或引入分子氟化物來提高電解質穩定性，這會大大增加電池成本。ViPER小組開發的鋰金屬電池(LMB)預計將比傳統鋰離子電池提高40％的能量密度以上。
圖片來源: Nature Communications volume 14, Article number: 868 (2023)