不易燃電解液在高性能鉀電池的應(yīng)用

據(jù)外媒報(bào)道，澳大利亞科學(xué)家研發(fā)一種不易燃電解液，可應(yīng)用于鉀和鉀離子電池，促進(jìn)鋰技術(shù)以外的下一代儲能系統(tǒng)發(fā)展。新型電解質(zhì)基于有機(jī)磷酸鹽，使電池更加安全，而且可以在低濃度下運(yùn)行，這是大規(guī)模應(yīng)用的必要條件。

目前，鋰離子電池技術(shù)在儲能市場占據(jù)主導(dǎo)位置，但是，這種電池存在價格、環(huán)境問題和電解液易燃等固有缺點(diǎn)。在開發(fā)下一代電池技術(shù)時，科學(xué)家們嘗試用鉀離子等更豐富、更便宜的材料，來取代鋰離子。然而，鉀和鉀離子電池也存在安全問題，比如電解質(zhì)易燃。

澳大利亞伍倫貢大學(xué)（University of Wollongong）的材料科學(xué)家Zaiping Guo及其團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了一種基于阻燃材料的電解質(zhì)，找到新解決方案。新型電解質(zhì)以磷酸三乙酯為單一溶劑組分。之前在鋰離子電池中進(jìn)行測試時，這種阻燃劑材料需要達(dá)到非常高的濃度，才能長期保持穩(wěn)定，工業(yè)應(yīng)用成本過高。所以，電池行業(yè)需要更便宜、性能更好的稀電解質(zhì)。在研究過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，可以用鉀離子來降低相關(guān)濃度。他們將磷酸鹽溶劑與一種常用的鉀鹽混合，從而獲得一種不會燃燒的電解質(zhì)，可使組裝電池的濃度穩(wěn)定循環(huán)在0.9-2mol/L，適合較大規(guī)模應(yīng)用，比如智能電網(wǎng)。

研究人員表示，形成均勻穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)間相層，是確保性能的關(guān)鍵。根據(jù)他們的觀察，只有采取這種磷酸鹽電解質(zhì)，才能生成間相層，傳統(tǒng)碳酸鹽電解液無法形成此類層體。另外，新型電解質(zhì)具有高循環(huán)穩(wěn)定性，而在相同條件下，傳統(tǒng)碳酸鹽基電解液會發(fā)生分解。

研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，新型無機(jī)磷酸鹽電解質(zhì)，可用于制造性能安全的下一代鉀離子電池。他們認(rèn)為，可進(jìn)一步開發(fā)基于阻燃劑的電解質(zhì)，并將其應(yīng)用于其他非易燃電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)。