2024年11月26日 星期二
據日本媒體報道，以東京大學研究生院工學系研究科教授山田淳夫與助教山田裕貴為核心組成的研發小組，發現了鋰離子電池可實現多種電解液的設計新方向。該研發小組開發出了極“濃電解液”，決定充電速度的Li+濃度達到以往電解液的4倍以上。該研究顛覆了“電解液溶劑只能使用碳酸乙烯酯(EC)”這一鋰離子電池誕生20多年來，技術人員一直深信不疑的定論。
據報道，東京大學開發的高濃度電解液具備所有溶劑都與Li+進行配位的特殊構造。另外，Li+與陰離子連續結合的特點也不同於以碳酸乙烯酯(EC)為溶劑的普通低濃度電解液。普通電解液的Li+濃度為1mol/L左右，此時離子導電度最大。這種濃度必需使用EC溶劑。如果使用EC以外的溶劑，電極會嚴重劣化。因為對於石墨等層狀負極，溶劑是在被Li+溶劑化的情況下進入(共合體)層間，電解液會繼續發生還原分解。基於這種定論，Li+的高濃度化以及EC以外的溶劑的探討變成了電池研究人員之間的盲點。
山田等人的研發小組著眼于這一盲點，向此前基本沒考慮過的電解液高濃度化發起了挑戰。高濃度電解液的離子載體密度非常高，有助於提高界面反應頻率，因此可實現時間不到以往1/3的快速充電。而且，選擇的鹽和溶劑的不同組合，還能表現出不同的特性。在對各種溶劑進行調查的過程中發現，除了通過提高濃度抑制共合體之外，很多溶劑還觀測到了還原穩定化。無需使用之前必不可少的EC溶劑，在以前屬於實用電解液討論範圍之外的乙醚係、亞砜係、砜係、晴係等多種有機溶劑中均發現石墨負極和鋰金屬負極會可逆動作。
