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新型离子液体电解质使纳金属电池更加安全
www.creaders.net | 2019-09-09 11:47:48  盖世汽车 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

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  近年来,高能量电池频频发生事故或爆炸。采用可燃有机电解质的可充电电池,在发生短路或热失控时,很容易着火或爆炸。现在随着电池能量密度增高,对电池安全性的要求也更高。因此,人们迫切需求开发下一代电池系统。 据外媒报道,美国斯坦福大学的研究人员开发出一种氯铝酸盐离子液体电解质。采用这种电解液的可充电钠金属电池能量和功率密度较高、循环寿命长,具有良好的安全性。

  这种电解液由氯化铝/1-甲基-3-乙基咪唑氯/氯化钠离子液体和两种添加剂组成。在制备过程中,研究人员将无水AlCl3和[EMIm]Cl按1.5:1比例混合,形成室温离子液体。然后用过量的NaCl缓冲至中性,接着添加1 wt % EtAlCl2和4 wt %[EMIm]FSI,制成最终的Na–Cl–IL电解质。

  通过热重分析发现,这种离子液体具有良好的热稳定性,在400℃时,仍无明显失重迹象。相比之下,普通有机电解质在132℃以上开始快速减重。所以,这种离子液体电解质具有非燃性,不易引起火灾,从而提高电池安全性。

  另外,Na–Cl–IL电解质的离子电导率较高,在25°C达到9.2 mS/cm−1,远远高出以往的离子液体电解质,因此能量和功率密度也较高。其次,由于氯铝酸盐与Na的反应和钝化,固体电解质界面膜(SEI)组分中含有独特的AlOx和NaCl,有利于稳定Na电镀/剥离循环,使循环寿命超过700次,是所有报道过的离子液体电解质电池中最长的。

  根据测试,采用这种电解质的纳金属电池,电压达到4V,库仑效率高达99.9%,能量和功率密度分别为420 Wh/kg和 1766 W/kg。经过700次循环后,电池能保持90%以上的原始容量。研究人员表示,此次的研究结果对未来的电解液设计具有一定指导意义,不仅能提高钠金属电池的安全性和性能,而且有望应用至其他类型的电池,如锂电池和钾电池。

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