眾所周知，鋰電池幾乎用于全世界的各種電子設(shè)備，其中包括筆記本電腦、iPad、衛(wèi)星、人工心臟和智能手機等。而最近，弗吉尼亞州立邦聯(lián)大學的研究人員正在努力提高鋰離子電池的導(dǎo)電性和安全性。

弗吉尼亞州立邦聯(lián)大學的物理學特聘教授PuruJena表示，目前科學家們可以預(yù)防液態(tài)電解質(zhì)所導(dǎo)致的鋰電池的不穩(wěn)定問題。所以，盡管存在這種不穩(wěn)定性，但液態(tài)電解質(zhì)仍被廣泛使用于鋰電池中，因為它們比那些更穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)具有導(dǎo)電優(yōu)勢。

但Jena和其同事洪方的理論研究表明，人類也許可以設(shè)計出一種導(dǎo)電能力不輸液態(tài)電解質(zhì)，同時還十分穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)。他們的研究結(jié)果將于本月底在《美國科學院學報》上發(fā)表，這可能會催生出更安全、更強大的鋰電池。

Jena說道：“理論上來說，在穩(wěn)定性和導(dǎo)電性方面，也許魚和熊掌是可以兼得的。”

我們都知道，電解質(zhì)是電池的核心，是由正負離子所組成的鹽。正離子是那些質(zhì)子比電子多的原子，而負離子則是電子比質(zhì)子多的原子。在鋰電池中，正的鋰離子通過電解質(zhì)在電極之間流動。鋰離子可以通過液態(tài)電解質(zhì)自由流動，但在固態(tài)電解質(zhì)中流動性較低，而這就會降低電導(dǎo)率。因此，為了提高固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率，研究人員制作了一種計算模型，其中單個的負離子被去除掉了，取而代之的是負離子團簇（負離子群）。

這些科學家們在其他研究人員以前測試過的固態(tài)電解質(zhì)上獲得了啟發(fā)。起初，這種電解質(zhì)屬于一種被稱為“反鈣鈦礦型氧化物”，其中一個氧原子和三個鋰原子組成一個正離子，然后這個正離子再與一個氯離子連接。而在新的計算模型中，氯離子被一個硼原子和四個氟原子結(jié)合成的負離子團簇所取代了，這種做法可能會提高導(dǎo)電性。

洪方表示：“用離子團簇取代氯離子可以提高導(dǎo)電性，因為離子團簇的體積更大，可以使鋰離子像在液體中一樣快速移動。”目前，Jena和洪方正在尋找合作者，在實驗室環(huán)境中測試他們的計算模型，最終實現(xiàn)其在鋰電池上的應(yīng)用。