随着电动汽车和替代能源的广泛采用，我们对高密度电池的需求增加，提高锂离子电池的稳定性和容量是必要的。当前的锂离子电池技术通常使用镍，在极端温度下稳定性较差，导致温度和高电压导致过热。这些电池也往往会迅速劣化，甚至爆 炸。
为了解决这个问题，研究人员正在研究可以解决这些缺点的新化学组合。在最近的一项研究中，科学家们展示了合适的溶剂和无机化合物添加剂如何提高镍阴极锂离子电池的稳定性和性能。
他们在Nano Research上发表了他们的研究结果。
这张图片中的图表显示了阴极的构成、阴极和电解质如何相互作用 (CEI) 以及溶剂化鞘，即溶剂中的不同化学分子如何相互作用。这些图表显示了电解质在高温和低温下的响应方式，包括显示容量随时间变化的图表和不同电压下的容量。图片来源：纳米研究
无论您是考虑使用工业锂离子电池还是普通的家用 AA 电池，电池的工作原理都是相同的。阴极是正极，阳极是负极，在电池内部它们之间是一种称为电解质的溶液。带正电和带负电的离子流过电解质，化学反应产生电能。在这项研究中，研究人员确定了一种基于环丁砜的液体电解质，其中添加了高氯酸锂，作为解决锂离子电池常见缺陷的潜在解决方案。
“对于镍基正极来说，良好的低温电化学性能通常是以牺牲室温下的性能和安全性为代价的。这是因为具有低熔点溶剂的电解质会急剧劣化。这些电解质的高挥发性和易燃性也限制了它们的应用在高温下，”中国北京科技大学材料科学与工程学院教授方连说。
通过在环丁砜中添加高氯酸锂，研究人员发现他们可以改善许多这些缺点。
环丁砜是一种最初用于石油和天然气工业的溶剂，但现在它在许多不同的工业环境中使用，因为它在高温下保持稳定。高氯酸锂是一种无机化合物，与环丁砜结合有助于维持电解质的稳定性。添加第三种化学物质以稀释电解质并帮助电解质在广泛的温度范围内保持稳定性。
为了测试所提出的电解质的效果如何，研究人员使用这种电解质制造了一个电池，并进行了一系列测试和理论计算。
他们发现该溶剂能够在从 –60 到 55 摄氏度的广泛温度范围内保持导电性。相比之下，传统电解质往往在低于 –20 摄氏度的温度下固化。在电解液中添加高氯酸锂可以加强电解液中不同化学物质相互作用的方式，减少所需的能量，使电解液更容易在较低温度下工作。
“含有高氯酸锂添加剂的稀释高浓度环丁砜基电解液实现了在高压电池中的宽温应用。这种组合改善了锂离子的迁移，降低了去溶剂化能，同时抑制了电解液的持续分解和急剧劣化高温下的阴极，”Lian 说：“我们的工作提供了对电解质分子设计的全面理解，促进了高能量密度锂电池的开发。”
