研究人員發現可提高鋰離子電池性能的一種新型鋰鹽

未來，鋰離子電池將在電動汽車和其他應用中占據主導地位，但目前使用的電池材料在安全性和性能方面存在不足，阻礙了下一代高性能電池的開發。特別的是，電解質的開發對適用于儲能和車輛應用的更高功率電池構成了關鍵挑戰。

由蒙納士大學（Monash University）化學學院Doug MacFarlane教授和Mega Kar博士領導的科學家團隊與Calix Ltd合作，提出了應對這一挑戰的替代解決方案。

MacFarlane教授表示：“目前用于鋰離子電池的鋰鹽是六氟磷酸鋰（hexafluorophosphate），但這種材料存在火災和安全隱患，且具有毒性。在較小的便攜式設備中，使用這種材料的風險會部分減低。但在大型電池組中，例如電動汽車和戶外電網規模的儲能系統，其潛在危險大大加劇。而且，高電壓和動力電池也在籌劃當中，但不能使用六氟磷酸鹽。”

在最新發表在期刊《Advanced Energy Materials》的一篇論文中，化學家描述了一種新型鋰鹽，它可能會克服電解質設計的挑戰并取代六氟磷酸鹽。

主要研究作者、蒙納士大學化學學院的Binayak Roy博士表示：“我們的目標是開發安全的氟硼酸鹽，即使暴露在空氣中也不會受到影響。該新氟硼酸鹽的主要挑戰是合成電池級純度，但我們已經通過重結晶工藝實現這一目標。當放入帶有鋰錳氧化物陰極的鋰電池中時，電池即使暴露在大氣中，也能循環1000多次。這與超敏感的六氟磷酸鹽相比，非常難得。”

據Roy博稱，當與高壓鋰電池中的新型陰極材料結合使用時，這種電解質的性能遠遠優于傳統的鹽。此外，研究人員還發現在更高電壓下，鹽在鋁集電器上非常穩定，這正是下一代電池所需的。

澳大利亞研究委員會（ARC）未來儲能技術培訓中心（www.storenergy.com.au）也參與了此項研究。StorEnergy是一個由聯邦政府資助的行業轉型培訓中心，旨在培訓和培養澳大利亞能源行業的下一代工作者，并促進產學合作。StorEnergy主任、迪肯大學（Deakin University）Maria Forsyth教授表示：“此次研究很好地說明，通過政府研究資金支持的產學合作可以助力澳大利亞在下一代安全電池技術方面占據領導地位。”

該研究是與Calix Ltd.合作進行的。Calix Ltd.是一家總部位于維多利亞州/新南威爾士州的公司，致力于從澳大利亞采購的礦物中生產高質量的錳基電池材料。此次研究將幫助Calix實現其大規模制造澳大利亞鋰離子電池的目標，從而在澳大利亞推出電網規模的儲能系統。

Calix研發部總經理Matt Boot-Handford博士表示：“Calix正在開發一種平臺技術，以在澳大利亞生產高性能、具有成本競爭力的電池材料。我們正在通過 StorEnergy與我們在蒙納士大學和迪肯大學的研究合作伙伴密切合作，支持與Calix電極材料兼容的電解質系統的開發。將蒙納士團隊的新型電解質系統與Calix的鋰錳氧化物電極材料相結合后，可呈現出卓越的電化學性能和穩定性，從而使具有Calix下一代電極材料的電池逐漸實現商業化。”

Kar博士表示：“在不久的將來，我們希望將這些新的陰離子可以轉化為熱穩定、不可燃的液態鹽，從而使電池能夠在高溫下運行。在當前的氣候條件下，設計此類具有安全性和穩定性的電池技術對于在澳大利亞實施可持續的電網規模能源解決方案非常重要。”