纠正无阳极电池故障以实现更高能量密度的电池

具有高能量密度的电池可以实现更多种类的电动汽车的制造，包括可以在城市环境中运送人类的飞行器。过去的研究预测，为支持具有起降能力的车辆的运行，电池在电池级需要的能量密度约为400 Wh kg -1，比大多数现有锂离子的能量密度高约30%。 (锂离子)电池。

除了为飞行器提供动力外，高能电池(即，将化学物质转化为电能的电池中的单个单元)还可以增加电动汽车在需要再次充电之前可以行驶的距离。它们还可以减少电动汽车的总体制造成本，因为使用更少但性能更好的电池可以达到类似的结果。

无阳极锂金属​​电池特别有希望用于制造具有更高能量密度的电池。尽管它们使用与锂离子电池相同的阴极，但这些电池通过电镀的锂金属而不是石墨基质存储能量，并且它们的能量密度可以比锂离子电池高60%。

尽管它们的能量密度高，但无阳极锂金属​​电池通常具有较低的容量和较短的寿命周期。这主要是由于这样的事实，即它们从正极中提取了所有锂，并且不使用过量的锂。此外，它们的安全性尚未在实验环境中得到证实。

加拿大达尔豪西大学的研究人员一直在探索可以避免或克服无阳极锂金属​​电池局限性的方法。在最近发表在《自然能源》上的一篇论文中，他们研究了他们开发的无阳极电池的故障，并提出了可能延长其寿命的解决方案。他们的论文基于他们以前的工作之一，其中他们探索了使用双盐碳酸盐电解质来延长无阳极锂金属​​电池的寿命。

研究人员在论文中写道：“最近，我们展示了使用双盐碳酸盐电解质的长寿命无阳极电池。” “在这里，我们用这种稀薄的(2.6 g Ah -1)液体电解质来表征无阳极电池的降解。”

研究人员使用扫描电子显微镜和X射线断层扫描这两种技术来确定他们创建的无阳极电池失效的原因。他们的发现表明，细胞的形态会随着时间而恶化。

然后，他们使用另外两种技术进一步研究了这种恶化：核磁共振波谱法和超声透射图。他们的发现表明，电池内部锂变质的原因是电解质，电解质会随着时间的流逝而损坏和耗尽。

除了研究造成它们的无阳极电池失效的原因外，研究人员还进行了评估其安全性的测试。他们在整个研究过程中收集到的观察结果使他们能够设计出一种电解质，以优化其电池性能并将其寿命延长至200个循环。

尽管研究人员开发的电解质是开发使用寿命更长的高能电池的重要一步，但要在现实环境中实现无阳极电池，则这些寿命需要进一步延长，因为仍然不如传统锂离子电池那样好。因此，在接下来的研究中，研究人员将继续探索可以显着延长细胞寿命的方法。

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