在過(guò)去的幾十年里，手機(jī)、筆記本電腦和其他個(gè)人設(shè)備的蓬勃發(fā)展均得益于鋰離子電池，但隨著氣候變化，要求為電動(dòng)汽車和電網(wǎng)規(guī)模的可再生能源儲(chǔ)存提供更強(qiáng)大的電池，鋰離子技術(shù)可能已經(jīng)不再夠用。
鋰金屬電池（LMBs）的理論容量比鋰離子電池大一個(gè)數(shù)量級(jí)，但它有個(gè)致命的缺點(diǎn)——“易燃易爆炸”。
近期，美國(guó)芝加哥大學(xué)的研究人員解決了這個(gè)存在數(shù)十年的問(wèn)題，他們使用無(wú)溶劑的無(wú)機(jī)熔鹽來(lái)制造高能量密度、安全的電池，為電動(dòng)汽車和電網(wǎng)規(guī)模的可再生能源存儲(chǔ)開辟了新的可能性。最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《物質(zhì)》雜志上。
研究人員數(shù)說(shuō)：“我們已經(jīng)開發(fā)出一種不易燃、不揮發(fā)的安全系統(tǒng)，它實(shí)際上可以將能量密度提高2倍（與鋰離子相比）。”
傳統(tǒng)的鋰金屬電池依賴于將鋰鹽溶解在溶劑中制成的電解質(zhì)。這些揮發(fā)性、易燃的溶劑引起了這些安全問(wèn)題。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員嘗試了不同的溶劑，或者修改了鹽的濃度。這樣的嘗試一直存在一種取舍：使用固態(tài)無(wú)機(jī)物作為電解液的電池更安全，但使用液體電解液的電池更強(qiáng)大。結(jié)果要么是不安全的電池，要么是沒(méi)有達(dá)到鋰金屬電池巨大理論能力的電池。
于是，該團(tuán)隊(duì)此次采取了一種新穎的方法。他們通過(guò)熔化而非溶解鋰鹽來(lái)使其成為液體。這就需要?jiǎng)?chuàng)造一種在低溫下熔化的新鹽成分。挑戰(zhàn)在于達(dá)到鋰鹽熔化的溫度，但電池其他部分的鋰金屬卻不會(huì)熔化。
需要了解的是，純氯化鋰的熔點(diǎn)在600°C以上，鋰金屬的熔點(diǎn)在180°C，這意味著任何有用的熔鹽電解質(zhì)都必須具有低得多的熔點(diǎn)。于是，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種在45℃熔化的鹽，獲得了一種可以在80℃—100℃下安全運(yùn)行的強(qiáng)大電池。
研究人員說(shuō)：“這是一個(gè)處于中間的最佳位置，既能保持所有的安全優(yōu)勢(shì)，又能在液體溫度下運(yùn)行。”
下一步，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)研究熔點(diǎn)更低的鹽成分，最終目標(biāo)是制造出在室溫下安全運(yùn)行的強(qiáng)大鋰金屬電池。
“你怎么能把溫度降到25°C或30°C？從研究和應(yīng)用的角度來(lái)看，這是非常令人興奮的。我們有機(jī)會(huì)創(chuàng)造一種非常有影響力的電池，有助于解決能源存儲(chǔ)這一關(guān)鍵的全球挑戰(zhàn)。”他們說(shuō)。
