美國(guó)突破鋰電池電解質(zhì)界面成分 有助于提高對(duì)電池壽命的預(yù)測(cè)能力

雖然鋰離子電池已經(jīng)是當(dāng)今儲(chǔ)能主流，但是其充放電的分子與原子基礎(chǔ)科學(xué)至今還是個(gè)謎。

而根據(jù)美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在《Nature Catalysis》研究指出，研究團(tuán)隊(duì)已突破性地得出電極與液態(tài)電解質(zhì)之間的固體電解質(zhì)界面(solid-electrolyte interphase，SEI)化學(xué)成分。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部門(mén)(MSD)化學(xué)工程師 Dusan Strmcnik 表示，這將有助于提高團(tuán)隊(duì)對(duì)電池壽命的預(yù)測(cè)能力，而這對(duì)電動(dòng)車(chē)制造廠商至關(guān)重要。

長(zhǎng)久以來(lái)科學(xué)家都致力于破解鋰離子電池 SEI，但只知道電池充電時(shí)形成會(huì)形成 SEI，在石墨電極上產(chǎn)生千分之毫米厚的薄膜，而該薄膜可保護(hù)界面發(fā)生有害反應(yīng)，同時(shí)讓鋰離子在電極跟電解質(zhì)之間穿梭，因此對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)，性能良好的 SEI 為必要條件。Strmcnik 指出，電池效率與壽命取決于 SEI 品質(zhì)，假如科學(xué)家可以找出其化學(xué)性質(zhì)與獨(dú)立成分規(guī)則，即可借由 SEI 提升電池效率。

因此阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與丹麥哥本哈根大學(xué)、德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)和 BMW 集團(tuán)的組成國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，并成功解開(kāi)鋰離子電池 SEI 常見(jiàn)化學(xué)物質(zhì)氟化鋰(lithium fluoride)。

實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果指出，電池充電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氟化氫(hydrogen fluoride)電化學(xué)反應(yīng)，從電解質(zhì)轉(zhuǎn)變成固態(tài)氟化鋰并生成氫氣，這類(lèi)反應(yīng)高度依賴(lài)石墨、石墨烯和金屬等電極材料，證明電池催化劑的重要性。

該團(tuán)隊(duì)也同時(shí)研發(fā)新型檢測(cè)氟化氫濃度方式，由于氟化氫是由濕氣與鋰鹽(LiPF6)形成的有害物質(zhì)，該檢測(cè)方法在 SEI 未來(lái)科學(xué)研究居關(guān)鍵地位。研究員 Nenad Markovic 表示，該研究日后將在 BMW 電池研發(fā)中心測(cè)試，研究下一步則是計(jì)劃設(shè)計(jì)全新鋰離子電池技術(shù)，為當(dāng)今鋰離子電池開(kāi)辟另一條道路。