斯坦福推出全新液态电解质 锂阳极电池终于有机会成真

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锂离子电池之所以能顺利运作，负责在阳极与阴极之间传递锂离子的电解质功不可没，但同时电解质也是电池的致命弱点，传统的碳酸盐电解质具备易燃烧缺点，在电池安全性埋下隐形炸弹，而最近美国史丹佛大学研发出的全新电解质或许能解决这问题，还有助锂阳极电池发展。

锂阳极是提高锂电池储电容量途径之一，通常锂电池的阳极（负极）材料是石墨、铜制成，只是科学家相信，改用锂制阳极之后就能提高储电容量，能量密度也能显著增加，但升级有风险，有风险，锂金属活性强，活性甚至比钠、镁等金属都还要高，在充放电过程中会容易沉积锂离子，最终电极表面会因为沉积不均匀形成树枝状锂晶枝，这些晶枝容易刺穿绝缘层， 最终导致故障电池起火。

不少科学家正在寻找既能提升电池性能，又可降低爆炸风险的法子，对此论文第一作者 Zhiao Yu 团队采用的方法并非寻找新电解质材料，而是改良既有的市售液态电解质，想透过“添加物”解决稳定性问题。

团队假设，在电解质添加氟原子可以提高液态电解质的稳定性。其中氟虽然活性大，毒性强又易燃，但基本上氟化合物异常稳定，常用在牙齿护理、制药与电层扫描等等。Yu 表示，其实氟本来就是常见于电池电解质的元素，只是团队再加以利用氟电子亲和力较高的特性，再合成全新的化合物 FDMB，与过去潜力高但成本贵的材料相比，FDMB 价格相当便宜、也很容易大量制备。

相较于传统的锂离子电池电解质，新型电解质的安全性较高，斯坦福大学团队针对安全性部分，有进行碳酸盐电解质（左）和新型 FDMB 电解质（右）的燃烧测试，发现一般的电解质在接触打火机火焰的那一霎那就立刻可燃，但 FDMB 还可以撑 3 秒。

同时团队也在锂阳极电池实际测试新电解质的表现，发现在420次充放电循环后，电池仍可保留初始电量90%，相较之下，过去的锂阳极电池寿命大概只有30次充放电循环，未来锂阳极电池有机会成真，锂阳极半电池与全电池的库伦效率也已接近商业化标准99.99%，分别为99.52%和99.98%。

团队也在无阳极锂金属袋式电池（pouch cell）进行测试，这种电池因为较为轻巧，可以应用在无人机、或是其他消费性电子产品中，而虽然说表现不如锂离子电池，但是100充放电循环后仍有80%容量，是成绩最好的无阳极锂电池。

文章来源：科技新报