研究人员朝着新一代电池迈出了重要的一步

代尔夫特理工大学的研究人员与清华大学的研究人员合作，朝着新型锂离子电池迈出了重要的一步，这种锂离子电池可用于智能手机，笔记本电脑和电动汽车等。他们首次成功地制造出与锂金属阳极配合得很好的电解质。锂金属是阳极的圣杯。从理论上讲，与目前的电池相比，这种材料可以实现两到三倍的能量密度。

锂离子电池由三部分组成：两个电极，阳极和阴极，以及电解质。这是一种化学物质，锂离子从一侧流到另一侧。一个典型的问题是，当锂离子电池充电和放电时，电解液会缓慢但确实会分解。在此过程中，废品积聚在电解质和电极之间的界面上，随着时间的流逝，例如，每天需要为手机充电几次。

当前，商用电池主要使用碳酸盐作为电解质。这些是含有碳和氧的化合物。对于当前的锂离子电池，它们可以正常工作。电解质的分解非常缓慢，使锂离子电池可以使用多年。“但是，如果要提高电池的能量密度，则必须使用完全不同的材料，”研究负责人Marnix Wagemaker说。对于阳极来说，锂金属是圣杯。这是因为与如今的石墨制阳极相比，它可以存储更多的锂离子，石墨是在铅笔尖中也可以找到的材料。锂离子越多，能量密度越高，因此电池在耗尽之前会持续更长的时间。

从理论上讲，带有锂金属阳极的电池的锂存储容量比目前的电池高出十倍。问题是没有好的电解质可用于带有锂金属阳极的电池。目前，与锂金属阳极结合使用的电解质分解速度过快。代尔夫特理工大学的研究人员现已开发出一种基于另一种称为酰胺的化合物的电解质。该电解质可与锂金属阳极配合使用，因此是迈向新一代锂离子电池的重要一步。

新的电解液不能阻止电池内部发生的衰减。Wagemaker说：“与所有其他电解质一样，我们的电解质会由于与电极的反应而分解。” “不同之处在于，这种腐蚀对我们的电解质有积极影响。电极与新电解质之间形成的废品实际上具有保护作用。所形成的层阻止了进一步的有害反应的发生。此外，层使离子易于通过，从而确保电池在很长一段时间内继续正常工作。它仍在衰减，但是以非常受控的方式进行。”

电解质可以由许多不同数量的不同物质组成，因此研究人员面临的主要挑战是找到正确的化学混合物。新型电解质的配方得益于先进的计算方法(基于量子力学定律)和Wagemaker所谓的“化学直觉”的结合。

研究人员解释说：“我们知道酰胺很可能会引发反应，从而形成这种保护层。” “通过我们的理论计算，我们能够进一步预测什么是功能良好的鸡尾酒。”