科學家開發(fā)的一種電解質(zhì)與鋰金屬陽極兼容，能量密度可增加50%以上，零下60℃循環(huán)效率可以超過98%。

目前，不少關于鋰離子電池儲能技術的新概念都有可能會大大提高電池的容量。其中一個概念是金屬鋰做陽極，這可能會使能量密度增加50%以上。加州大學圣地亞哥分校的科學家們利用一種最新優(yōu)化的電解質(zhì)，將這一想法朝著商業(yè)化又邁出一步。

圣地亞哥分校的科學家們開發(fā)了一種電解質(zhì)，他們說這種電解質(zhì)與鋰金屬陽極兼容，比目前的鋰離子電池設計具有更高的能量密度，這可以使電池在零下60℃的低溫下也表現(xiàn)良好，循環(huán)效率可以超過98%。

液化氣電解質(zhì)的相關細節(jié)首次發(fā)表在2017年的《科學》雜志上。當時，研究人員提出的僅是一種設想，即含有該電解質(zhì)的電池可以為衛(wèi)星和星際漫游車提供動力以及其他天馬行空的建議。

這種電池的創(chuàng)新點是液化氣電解質(zhì)(LGE)。目前的商用鋰離子電池基本都使用電解液，盡管這是一種相對成熟的技術且處于主流地位，但很多研究人員都在研究固體材料作為下一代電池技術。然而，圣地亞哥分校卻采取了截然不同的方法，用一種在壓力下液化的氣體作為電解質(zhì)。而金屬鋰陽極具有比容量高、電化學勢低、重量輕等優(yōu)點，但不能與傳統(tǒng)的電解液安全有效地工作，卻可以與液化氣電解質(zhì)兼容。

時隔兩年，近日在Joule雜志上發(fā)表的一篇新論文《液化氣電解質(zhì)激活的高效鋰金屬陽極》(High-Efficiencyli-metalAnode)將這項技術引入現(xiàn)實。這篇論文寫道，通過優(yōu)化液化氣電解質(zhì)能夠制造出一種鋰電池，這種鋰電池在室溫下(20℃)循環(huán)500次后，其效率能保持在99.6%，在-60℃時可保持在98.4%。研究人員還指出，如果使用傳統(tǒng)的鋰金屬陽極電解液，效率不會超過85%，而且大多數(shù)電解液在零下20℃左右完全停止工作。

使用鋰金屬陽極的一個問題是樹突的形成，不但會降低性能，最壞的情況還會導致短路、火災和爆炸。研究人員稱，使用液化氣電解質(zhì)，鋰顆粒沉積“光滑致密”，沉積孔隙率僅為0.9%，而同一陽極與傳統(tǒng)電解液反應時，沉積孔隙率達16.8%。

加州大學圣地亞哥分校納米工程學的一名教授表示，他們有信心能開發(fā)出鋰金屬陽極所需要的電解質(zhì)，并且希望能激勵更多的研究小組認真研究液化天然氣電解質(zhì)。

盡管所發(fā)表的論文中沒有討論將這一概念推廣到大規(guī)模制造的潛在成本效益，但加州大學圣地亞哥分校正準備促使其向商業(yè)化邁進。