糾正無陽極電池故障以實現更高能量密度的電池

具有高能量密度的電池可以實現更多種類的電動汽車的制造，包括可以在城市環境中運送人類的飛行器。過去的研究預測，為支持具有起降能力的車輛的運行，電池在電池級需要的能量密度約為400 Wh kg -1，比大多數現有鋰離子的能量密度高約30%。 (鋰離子)電池。

除了為飛行器提供動力外，高能電池(即，將化學物質轉化為電能的電池中的單個單元)還可以增加電動汽車在需要再次充電之前可以行駛的距離。它們還可以減少電動汽車的總體制造成本，因為使用更少但性能更好的電池可以達到類似的結果。

無陽極鋰金屬??電池特別有希望用于制造具有更高能量密度的電池。盡管它們使用與鋰離子電池相同的陰極，但這些電池通過電鍍的鋰金屬而不是石墨基質存儲能量，并且它們的能量密度可以比鋰離子電池高60%。

盡管它們的能量密度高，但無陽極鋰金屬??電池通常具有較低的容量和較短的壽命周期。這主要是由于這樣的事實，即它們從正極中提取了所有鋰，并且不使用過量的鋰。此外，它們的安全性尚未在實驗環境中得到證實。

加拿大達爾豪西大學的研究人員一直在探索可以避免或克服無陽極鋰金屬??電池局限性的方法。在最近發表在《自然能源》上的一篇論文中，他們研究了他們開發的無陽極電池的故障，并提出了可能延長其壽命的解決方案。他們的論文基于他們以前的工作之一，其中他們探索了使用雙鹽碳酸鹽電解質來延長無陽極鋰金屬??電池的壽命。

研究人員在論文中寫道：“最近，我們展示了使用雙鹽碳酸鹽電解質的長壽命無陽極電池。” “在這里，我們用這種稀薄的(2.6 g Ah -1)液體電解質來表征無陽極電池的降解。”

研究人員使用掃描電子顯微鏡和X射線斷層掃描這兩種技術來確定他們創建的無陽極電池失效的原因。他們的發現表明，細胞的形態會隨著時間而惡化。

然后，他們使用另外兩種技術進一步研究了這種惡化：核磁共振波譜法和超聲透射圖。他們的發現表明，電池內部鋰變質的原因是電解質，電解質會隨著時間的流逝而損壞和耗盡。

除了研究造成它們的無陽極電池失效的原因外，研究人員還進行了評估其安全性的測試。他們在整個研究過程中收集到的觀察結果使他們能夠設計出一種電解質，以優化其電池性能并將其壽命延長至200個循環。

盡管研究人員開發的電解質是開發使用壽命更長的高能電池的重要一步，但要在現實環境中實現無陽極電池，則這些壽命需要進一步延長，因為仍然不如傳統鋰離子電池那樣好。因此，在接下來的研究中，研究人員將繼續探索可以顯著延長細胞壽命的方法。