未來(lái)，鋰離子電池將在電動(dòng)汽車(chē)和其他應用中占據主導地位，但目前使用的電池材料在安全性和性能方面存在不足，阻礙了下一代高性能電池的開(kāi)發(fā)。特別的是，電解質(zhì)的開(kāi)發(fā)對適用于儲能和車(chē)輛應用的更高功率電池構成了關(guān)鍵挑戰。
由蒙納士大學(xué)（Monash University）化學(xué)學(xué)院Doug MacFarlane教授和Mega Kar博士領(lǐng)導的科學(xué)家團隊與Calix Ltd合作，提出了應對這一挑戰的替代解決方案。
（圖片來(lái)源：蒙納士大學(xué)）
MacFarlane教授表示：“目前用于鋰離子電池的鋰鹽是六氟磷酸鋰（hexafluorophosphate），但這種材料存在火災和安全隱患，且具有毒性。在較小的便攜式設備中，使用這種材料的風(fēng)險會(huì )部分減低。但在大型電池組中，例如電動(dòng)汽車(chē)和戶(hù)外電網(wǎng)規模的儲能系統，其潛在危險大大加劇。而且，高電壓和動(dòng)力電池也在籌劃當中，但不能使用六氟磷酸鹽?！?/p>
在最新發(fā)表在期刊《Advanced Energy Materials》的一篇論文中，化學(xué)家描述了一種新型鋰鹽，它可能會(huì )克服電解質(zhì)設計的挑戰并取代六氟磷酸鹽。
主要研究作者、蒙納士大學(xué)化學(xué)學(xué)院的Binayak Roy博士表示：“我們的目標是開(kāi)發(fā)安全的氟硼酸鹽，即使暴露在空氣中也不會(huì )受到影響。該新氟硼酸鹽的主要挑戰是合成電池級純度，但我們已經(jīng)通過(guò)重結晶工藝實(shí)現這一目標。當放入帶有鋰錳氧化物陰極的鋰電池中時(shí)，電池即使暴露在大氣中，也能循環(huán)1000多次。這與超敏感的六氟磷酸鹽相比，非常難得?！?/p>
據Roy博稱(chēng)，當與高壓鋰電池中的新型陰極材料結合使用時(shí)，這種電解質(zhì)的性能遠遠優(yōu)于傳統的鹽。此外，研究人員還發(fā)現在更高電壓下，鹽在鋁集電器上非常穩定，這正是下一代電池所需的。
澳大利亞研究委員會(huì )（ARC）未來(lái)儲能技術(shù)培訓中心（www.storenergy.com.au）也參與了此項研究。StorEnergy是一個(gè)由聯(lián)邦政府資助的行業(yè)轉型培訓中心，旨在培訓和培養澳大利亞能源行業(yè)的下一代工作者，并促進(jìn)產(chǎn)學(xué)合作。StorEnergy主任、迪肯大學(xué)（Deakin University）Maria Forsyth教授表示：“此次研究很好地說(shuō)明，通過(guò)政府研究資金支持的產(chǎn)學(xué)合作可以助力澳大利亞在下一代安全電池技術(shù)方面占據領(lǐng)導地位?！?/p>
該研究是與Calix Ltd.合作進(jìn)行的。Calix Ltd.是一家總部位于維多利亞州/新南威爾士州的公司，致力于從澳大利亞采購的礦物中生產(chǎn)高質(zhì)量的錳基電池材料。此次研究將幫助Calix實(shí)現其大規模制造澳大利亞鋰離子電池的目標，從而在澳大利亞推出電網(wǎng)規模的儲能系統。
Calix研發(fā)部總經(jīng)理Matt Boot-Handford博士表示：“Calix正在開(kāi)發(fā)一種平臺技術(shù)，以在澳大利亞生產(chǎn)高性能、具有成本競爭力的電池材料。我們正在通過(guò) StorEnergy與我們在蒙納士大學(xué)和迪肯大學(xué)的研究合作伙伴密切合作，支持與Calix電極材料兼容的電解質(zhì)系統的開(kāi)發(fā)。將蒙納士團隊的新型電解質(zhì)系統與Calix的鋰錳氧化物電極材料相結合后，可呈現出卓越的電化學(xué)性能和穩定性，從而使具有Calix下一代電極材料的電池逐漸實(shí)現商業(yè)化?！?/p>
Kar博士表示：“在不久的將來(lái)，我們希望將這些新的陰離子可以轉化為熱穩定、不可燃的液態(tài)鹽，從而使電池能夠在高溫下運行。在當前的氣候條件下，設計此類(lèi)具有安全性和穩定性的電池技術(shù)對于在澳大利亞實(shí)施可持續的電網(wǎng)規模能源解決方案非常重要?！保▉?lái)源：《第一鋰電網(wǎng)》）
